Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie Wydział Energetyki i Paliw

LABORATORIUM TECHNIK CIEPLNYCH

Tematy ćwiczeń:

- Pomiary strumienia przepływu i wyznaczanie oporów przepływu,
- Wyznaczanie charakterystyki wentylatora,

Wykonał:

Michał Marzec
Energetyka
II rok, grupa 5

3. Obliczanie gęstości powietrza w instalacji:

$$\rho = \rho_{o} \bullet \frac{p - \varphi \bullet p_{p}}{1000} \bullet \frac{T_{o}}{T_{o} + t}$$

$$\rho = 1,27 \bullet \frac{1004 + \frac{156}{100} - 0,42 \bullet \frac{22,2 \bullet 13,6 \bullet 9,8}{100}}{1000} \bullet \frac{273}{273 + 24}$$

$$\rho = 1,27 \bullet 0,92 = 1,16\frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

4. Obliczanie strumienia przepływu:

$$V = 0,0039986 \bullet \alpha \bullet \varepsilon \bullet d^{2} \bullet \sqrt{\frac{p_{t}}{\rho}}$$

Liczba α jest funkcja modułu zwężki ${(\frac{d}{D})}^{2}$, odczytujemy ją z tablic dla konkretnej wartości modułu. Moduł wynosi: 0,44. Dla tej wartości:

ε = 1, 0− liczba ekspansji	α = 0, 68− liczba przepływu

$$V = 0,0039986 \bullet 0,68 \bullet 1 \bullet 139^{2} \bullet \sqrt{\frac{176,4}{1,16}}$$

$$V = 0,18\frac{m^{3}}{s}$$

5. Obliczanie prędkości średniej:

$$w_{sr} = \frac{V}{\frac{\pi{\bullet D}^{2}}{4}} = \frac{4 \bullet V}{\pi{\bullet D}^{2}} = \frac{4 \bullet 0,18}{3,14{\bullet 0,2}^{2}} = 5,73\frac{m}{s}$$

6. Obliczanie liczby oporu hydraulicznego:

$$\lambda = \frac{2 \bullet p \bullet D}{{w_{sr}}^{2} \bullet \rho \bullet L} = \frac{2 \bullet 9,8 \bullet 0,2}{{5,73}^{2} \bullet 1,16 \bullet 2,6} = 0,04$$

7. Obliczanie liczby Reynolds’a:

$$Re = \frac{w_{sr} \bullet \rho \bullet D}{\eta}$$

η = 18, 1 • 10⁻⁶

$$Re = \frac{5,73 \bullet 1,16 \bullet 0,2}{18,1 \bullet 10^{- 6}} = 73445$$

Ruch turbulentny

8. Wyznaczanie liczby oporów lokalnych ξ:

$$\xi_{2 - 3} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 19,6}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 1,029$$

$$\xi_{5 - 6} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 58,8}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 3,088$$

$$\xi_{7 - 13} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 19,6}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 1,029$$

$$\xi_{16 - 17} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 9,8}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 0,515$$

$$\xi_{18 - 20} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 9,8}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 0,515$$

$$\xi_{21 - 22} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 9,8}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 0,515$$

$$\xi_{22 - 24} = \frac{2 \bullet p_{i}}{w^{2} \bullet \rho} = \frac{2 \bullet 9,8}{{5,73}^{2} \bullet 1,16} = 0,515$$

Wartości ciśnień wyrażone w Pascalach:

	Bez przysłony	Przysłona I
moc ciś.[hPa]	100 W	200 W
pss	-88,2	-117,6
ptł	382,2	705,6
ps	401,8	744,8
Δpr	431,2	764,4
pc	470,4	823,2

Podane w tabeli wartości p_c obliczone zostały ze wzoru:

Δp_c = p_tł - (- p_ss)

Następnie obliczono moduł zwężki:

$$m = \frac{d^{2}}{D^{2}} = \frac{{0,03}^{2}}{{0,072}^{2}} = 0,176$$

Odczytane α oraz ɛ dla tego modułu jest równe:

α = 0,61 , ɛ = 1,0

Strumień przepływu obliczono ze wzoru:

$$V = 0,0039986 \bullet \alpha \bullet \varepsilon \bullet d^{2} \bullet \sqrt{\frac{p_{t}}{\rho}}$$

Gdzie:

α = 0,61
ɛ = 1,0
d = 0,03 m
Δp_t z tabeli
ρ = 1,16 kg/m³

Wartości strumienia przepływu umieszczono w tabeli:

	Bez przysłony	Przysłona I
	Δpt [hPa]	V [m^3s^-1]
100 W	470,4	0,000044
200 W	823,2	0,000058
300 W	1087,8	0,000067
400 W	1234,8	0,000072

Następnie według poniższego wzoru określono moc użyteczną wentylatora:

N_u = p_c • V [W]

Wyniki przedstawiono w tabeli poniżej:

	Bez przysłony	Przysłona I
	Δpt [hPa]	Nu [W]
100 W	470,4	0,02
200 W	823,2	0,05
300 W	1087,8	0,07
400 W	1234,8	0,09

Następnie z poniższego wzoru obliczono sprawność wentylatora:

$$\eta = \frac{N_{u} \bullet 100\%}{N_{t}}$$

N_t – moc pobrana przez silnik elektryczny [W]

	Bez przysłony	Przysłona I
	Δpt [hPa]	η [%]
100 W	470,4	0,021
200 W	823,2	0,024
300 W	1087,8	0,024
400 W	1234,8	0,022