Sprawozdanie

Temat: Wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu oraz badanie jej rozkładu w przekroju rurociągu.

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodami pomiaru średniej prędkości gazu w przypadku przepływu osiowo-symetrycznego.

1. Schemat stanowiska

1- zwężka pomiarowa, 2- rurka Prandtl’a

1. Wyniki pomiarów i obliczenia:

• Wyznaczanie gęstości:

$$\text{Re} = \frac{c_{\max} \bullet D}{v} - \ \text{liczba}\ \text{Reynolodsa}$$

D − srednica przewodu D = 0, 5[m]

v − kinematyczny wspolczynnik lepkosci [m²/s]

$\rho = \rho_{n}\frac{\left( p - \varphi p^{''} \right)T_{n}}{p_{n} \bullet T_{1}} + \varphi\rho^{''}$, gdzie

ρ_n = 1, 277[kg/m³]

p_n = 10⁵[Pa]

T_n = 273, 1 + t = 294, 1[K]

p = p_b − ρ_ngh_st

p = 99500 − 825 • 9, 81 • 0, 063 = 98990, 13[Pa]

Wilgotność względna: φ = 65%, φ = 0, 65

Ciśnienie pary nasyconej: p^″ = 2489[Pa]

Gęstość pary nasyconej: $\rho^{''} = 0,0183\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$

$\rho = 1,277\frac{\left( 98990,13 - 0,65 \bullet 2489 \right)273,1}{10^{5} \bullet 294,1} + 0,65 \bullet 0,0183 = 1,167\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$,

• Wyznaczenie c_śr metodą Nikuradse:

p_dmax = ρgh_dmax = 1, 167 • 9, 81 • 55 = 629[Pa]

$$c_{\max} = \sqrt{2\frac{p_{\text{dmax}}}{\rho}} = \sqrt{2\frac{629}{1,167}} = 32,85\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

$$\text{Re} = \frac{Dc_{\max}}{v} = \frac{0,5 \bullet 32,85}{15,77 \bullet 10^{- 6}} = 1041524$$

logRe = log1041524 = 6, 02

$$z\ \text{wykresu}:\ A = \frac{c_{sr}}{c_{\max}} = 0,86$$

c_sr = A • c_max

$$c_{sr} = 0,86 \bullet 32,84 = 28,3\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

• Wyznaczenie c_śr metodą równych pól:

Lp	hd	pdi[Pa]	ci[m/s]
1	17	137,59	15,47
2	19	153,77	16,35
3	24	194,24	18,38
4	26	210,42	19,13
5	35	283,26	22,20
6	45	364,20	25,17
max	55	445,13	27,82
7	47	380,38	25,72
8	37	299,45	22,82
9	28	226,61	19,85
10	23	186,14	17,99
11	17	137,59	15,47
12	15	121,40	14,53

$c_{sr} = 19,31\left\lbrack \frac{m}{s} \right\rbrack$ z 12 pomiarów

Obliczenia:

p_d = ρgh_d

$$c = \sqrt{2\frac{p_{d}}{\rho}}$$

• wyznaczenie c_śr z zastosowaniem anemometru skrzydełkowego:

Lp	ci[m/s]
1	21,19
2	21,90
3	24,00
4	20,20
5	18, 05

$$c_{sr} = 21,07\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

• Prędkość na zwężce pomiarowej:

$$\dot{V} = \frac{c}{\sqrt{1 - \beta^{4}}}\varepsilon\frac{\pi d^{2}}{4}\sqrt{\frac{2p}{\rho}}\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

c = 0, 9373 − wspolczynnik przeplywu

ε = 0, 9829 − liczba ekspansji

$$\beta = \frac{d}{D} = 0,7$$

$$\dot{V} = \frac{0,9373}{\sqrt{1 - {0,7}^{4}}}0,9829\frac{\pi \bullet {0,35}^{2}}{4}\sqrt{\frac{2 \bullet 825 \bullet 9,81 \bullet 0,09}{1,167}} = 3,59\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

$$c_{sr} = \frac{4 \bullet \dot{V}}{\pi \bullet D^{2}} = 18,3\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

1. Wnioski:

Porównując otrzymane wyniki do obliczonej prędkości na zwężce (najdokładniejsza wartość) stwierdzam, iż metodą równych pól uzyskaliśmy najbardziej zbliżoną wartość, a metodą Nikuradse najmniej zbliżoną.