Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciśnienia statycznego przy przepływie powietrza przez zwężkę Venturiego. Drugim celem jest zapoznanie się z metodologią pomiaru ciśnień przy pomocy U-rurek.
Zadania do wykonania;
Wyznaczyć rozkład ciśnienia statycznego w różnych przekrojach zwężki Venturiego
Na podstawie otrzymanych wyników wyznaczyć prędkość przepływu powietrza w poszczególnych przekrojach
Schemat stanowiska:
Stanowisko pomiarowe składa się z :
Dmuchawa
U-rurki
Uchwyt laboratoryjny
Zwężka Venturiego
Przebieg ćwiczenia:
Uruchamiamy dmuchawę powietrzną a następnie mierzymy ciśnienie statyczne, jakie powstaje w różnych przekrojach zwężki Venturiego. Po wysokości poziomu cieczy w ramionach manometru widać, że w zwężeniu rurki panuje niższe ciśnienie niż przed nim i za nim . Im większe zwężenie przekroju strumienia gazu , tym niższe jest jego ciśnienie statyczne.
Obliczenia:
Różnica ciśnienia miedzy ciśnieniem statycznym panującym w zwężce a ciśnieniem atmosferycznym wyznaczamy z zależności dla manometrów różnicowych typu U-rurka:
p = ρmgz
Gdzie:
ρm − gestosc plynu manometrycznego[kg/m3]
g − przyspieszenie ziemnskie [m/s2]
z − roznica pomiedzy poziomami cieczy w ramionac U − rurki [m]
Obliczenia dla przekroju A
p = 10009, 810, 013 = 127, 53
Obliczenie ciśnienia statycznego
ps = patm + p
ps = 101300 + 127, 53 = 101427, 53
Na podstawie pomiaru ciśnienia dynamicznego u wlotu do zwężki Venturiego możemy określić całkowite ciśnienie przepływu
pc = ps+pd
Gdzie dla przekroju wlotu przyjmujemy
pd = p
Dla przekroju B
pc = 101221, 4 + 206 = 101427.4
Dla obliczenia wartości prędkości przepływu strumieniu w poszczególnych przekrojach posłuży nam:
$$v = \sqrt{\frac{2 \bullet p_{d}}{\sigma_{\text{pow}}}}$$
Tabela i wykresy:
Przekrój | z [mm] | p[Pa] | ps[Pa] | pd[Pa] | pc[Pa] | vi[m/s] |
---|---|---|---|---|---|---|
A | 0,013 | 127,53 | 101427,4 | 127,4 | 101554,8 | 14,77 |
B | -0,008 | -78,6 | 101221,4 | 206 | 101427,4 | 15,66 |
C | -0,004 | -39,2 | 101260,8 | 166,6 | 101427,4 | 15,62 |
Wykres Rozkład ciśnienia dynamicznego w przekrojach
Wykres Rozkład ciśnienia statycznego w przekrojach
Wykres Rozkład prędkości przepływu powietrza w przekrojach