1. Schemat stanowiska:

1. Sprężarka

2. Rurka Pitota

3. Linijka

4. Manometr mierzący nadciśnienie

Ćwiczenie polegało na pomiarze rozkładu prędkości w rurze, w której przepływającym czynnikiem jest powietrze. Aby wyznaczyć prędkości mierzyliśmy ciśnienie dynamiczne, w różnych odległościach od środka rury, za pomocą rurki Pitota. Otrzymane pomiarowe wartości porównałem z wartościami teoretycznymi wynikającymi z logarytmicznego rozkładu prędkości dla przepływów turbulentnych.

1. Wzory wyjściowe i wynikowe:

Dane i oznaczenia:

r – promień pomiarowy

R- całkowity promień rury R=80mm

h – wysokość słupa wody na mikromanometrze mierzącym p_d

p_d – ciśnienie dynamiczne w miejscu pomiaru

p_{s –} cisnienie statyczne w rurze p_s=505 Pa

t₀- temperatura otoczenia t=24°C

t – temperatura powietrza w rurze t=20,7°C

ρ – gęstość powietrza w rurze

ρ₀ – gęstość powietrza w otoczeniu

v_max - maksymalna prędkość w rurze

v_t – prędkość wynikająca z rozkładu teoretycznego

ρ_m –gęstość cieczy manometrycznej (wody) ρ_m=1000 kg/m³

Re – liczba Reynoldsa dla badanego przepływu

μ – lepkość dynamiczna powietrza

Aby wyznaczyć prędkość średnią w całej rurze, najpierw podzieliłem ją na 4 współśrodkowe pola, których prędkości średnie () znajdowały się na r/R= 0,950; 0,800; 0,612; 0,331. Poza pierwszym punktem, aby wyznaczyć średnią prędkość dla danego pola musiałem przeprowadzić interpolację zakładając liniowy przyrost funkcji v(r/R) na odcinku między dwoma najbliższymi pomiarami. Wzór ogólny na interpolację liniową:

1. Indywidualny przykład obliczeń:

2. Tablice wyników:

r, mm	r/R	h, mm	pd, Pa	v, m/s	v/vmax	v ter
39,0	0,98	15	147,6	15,6	0,65	0,65
38,0	0,95	19	187,0	17,6	0,74	0,70
37,0	0,93	22	216,5	18,9	0,79	0,74
36,0	0,90	25	246,0	20,2	0,85	0,76
34,5	0,86	26	255,8	20,6	0,86	0,79
33,0	0,83	29	285,4	21,7	0,91	0,81
31,5	0,79	29	285,4	21,7	0,91	0,83
30,0	0,75	30	295,2	22,1	0,93	0,85
28,0	0,70	31	305,0	22,5	0,94	0,87
26,0	0,65	33	324,7	23,2	0,97	0,88
24,0	0,60	34	334,6	23,5	0,99	0,90
22,0	0,55	34	334,6	23,5	0,99	0,91
20,0	0,50	34	334,6	23,5	0,99	0,92
18,0	0,45	35	344,4	23,9	1,00	0,93
16,0	0,40	35	344,4	23,9	1,00	0,94
14,0	0,35	35	344,4	23,9	1,00	0,95
11,0	0,28	33	324,7	23,2	0,97	0,96
8,0	0,20	34	334,6	23,5	0,99	0,97
5,0	0,13	34	334,6	23,5	0,99	0,98
2,0	0,05	34	334,6	23,5	0,99	0,99
0,0	0,00	34	334,6	23,5	0,99	1,00

1. Wykres:

2. Podsumowanie:

   • Pomiarowy rozkład prędkości jest zbliżony do teoretycznego, ale dokładne pokrycie krzywych występuje jedynie dla początku i końca zakresu r/R.

   • Fluktuacje turbulentne powodowały duże wahania poziomu cieczy manometrycznej dla punktów nie znajdujących się w strefie przyściennej. Jest to najprawdopodobniej główna przyczyna występujących rozbieżności rozkładu teoretycznego i pomiarowego.

   • Czynnikiem utrudniającym poprawny odczyt wysokości ciśnienia dynamicznego w mikromanometrze był brak skali na jego zagięciu, dla h między .