POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	TEMAT: Wyznaczenie współczynnika przepływu zwężki pomiarowej.		NR. ĆW. 4.9.
Michał Hernik MECHANICZNO-ENERGETYCZNY rok II sekcja 3	DATA ĆWICZENIA:	OCENA:
UWAGI PROWADZĄCEGO :

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady mierniczej zwężki oraz wyznaczenie współczynnika przepływu zwężki pomiarowej w zależności od natężenia przepływu.

2. Wzory wykorzystywane w obliczeniach.

a) Wyznaczenie współczynnika przepływu:

Wzór na natężenie przepływu na zwężce:

stąd :

gdzie :

C - współczynnik przepływu zwężki,

Q - natężenie przepływu w zwężce [m³/s],

d - średnica otworu zwężki = 15 [mm] = 0,015 [m],

D - średnica przewodu = 39,8 [mm] = 0,0398 [m],

β - przewężenie d/D = 0,3769 ,

- współczynnik ekspansji cieczy ( dla wody =1),

- gęstość cieczy w przewodzie =998.946 [kg/m³],

ΔP - zmiana ciśnienia odczytana z manometru zwężki = ρ_Hg ⋅ g ⋅ Δh

ρ_Hg - gęstość rtęci (ciecz manometryczna) = 13550 [kg/m³],

Δh - różnica wysokości cieczy manometrycznej [m],

T - temperatura płynu = 20 °C

stąd :

b) Wyznaczenie liczby Reynoldsa :

liczba Reynoldsa :

ponieważ :

zatem :

gdzie :

Re - liczba Reynoldsa,

Q - natężenie przepływu [m³/s],

D - średnica przewodu = 39,8 [mm] = 0,0398 [m],

ϑ - współczynnik lepkości kinematycznej cieczy = 1⋅10^-6 [m²/s]

stąd : Re = Q[m³/s] ⋅ 31990943,34

3. Schemat stanowiska.

Z - zbiornik

R - zawór regulacyjny

P - pompa

M - manometr zwężki

D - zwężka

Δh - różnica poziomów w manometrze

ΔV - przyrost objętości

s - stoper

4. Tabela pomiarów i wyników.

Lp.	h [mm]	t [s]	V [dm^3]	Q [dm^3/s]	P [N]	Re	C
1.	62	30,1	50	0,0166	7633802,06	531049,7	0,73
2.	56	31,6	50	0,0158	6895047,03	505456,9	0,73
3.	52	32,6	50	0,0153	6402543,67	489461,4	0,73
4.	48	34,4	50	0,0145	5910040,31	463868,7	0,72
5.	43,5	35,6	50	0,0140	5355974,03	447873,2	0,73
6.	39,5	37,2	50	0,0134	4863470,67	428678,6	0,73
7.	33,5	41,0	50	0,0122	4124715,63	390289,5	0,73
8.	28	45,0	50	0,0111	3447523,51	355099,5	0,72
9.	23,5	48,2	50	0,0104	2893457,23	332705,8	0,74
10.	18,5	54,6	50	0,0092	2277828,04	294316,7	0,74
11.	14,0	62,2	50	0,0080	1723761,76	255927,5	0,74
12.	9	80,0	50	0,0063	1108132,56	201542,9	0,72
13.	4	120,1	50	0,0042	492503,36	134362	0,72

5. Obliczenia.

Q=V/t=50/31,6=1,58 [dm³/s]= 0,0158 [m³/s]

ΔP== (13550-998,946) ⋅9,81⋅62 = 7633802,06

= 0,73

Re = Q[m³/s] ⋅ 31990943,34 = 505456,9

6. Oszacowanie błędów.

Q = V/t

ΔV = ±1 [dm³] = ±0,001 [m³]

Δt = ±1 [s]

ΔQ = max{ |δQ/δV|⋅ΔV + |δQ/δt|⋅Δt } = ± 6⋅10^-5 [m³/s]

ΔRe = |δRe/δQ|⋅ΔQ = ±1986

Δh = ± 1[mm] = ±0,001 [m]

ΔC = max{ |δC/δQ|⋅ΔQ + |δC/δh|⋅Δh } = ± 3⋅10^-4

7. Wnioski.

Zwężki pomiarowe są urządzeniami służącymi do pomiaru natężenia przepływu płynu w przewodzie. Zasada ich działania opiera się na pomiarze spadku ciśnienia na wbudowanej przegrodzie z otworem mniejszym niż przekrój przewodu. Badaną zwężką była kryza pomiarowa, jest to zwężka powodująca największe straty energii płynu. Zwężki są urządzeniami łatwymi w montażu i obsłudze, co jest ich zaletą, jednakże ze względu na powstające straty w ciśnieniu ich miejsce często zajmują ekonomiczniejsze przepływomierze turbinowe .

Współczynnik przepływu zwężki w ogólnym przypadku zależy od takich czynników jak: nierównomierność rozkładu prędkości w przewodzie i przewężeniu strugi, stopnia zwężenia strugi, strat energii i usytuowania punktów odbioru. Czynniki - nierównomierność rozkładu prędkości, - stopień zwężenia strugi i -straty zależą od liczby Reynoldsa. Można więc wywnioskować o zależności współczynnika przepływu C od liczby Reynoldsa. Zatem na współczynnik przepływu mają wpływ takie parametry jak : ciśnienie na zwężce, prędkość przepływu w przewodzie, średnica przewodu oraz współczynnik kinematyczny lepkości. Jak wynika ze wzoru na natężenie przepływu w kryzie, na współczynnik przepływu mają także wpływ takie parametry cieczy jak współczynnik ekspansji i gęstość cieczy.

Jak widać z wykresu współczynnik przepływu dla przepływu turbulentnego jest zmienny i trudno go opisać funkcją aproksymacji nie popełniając dużych błędów. Można jednak stwierdzić, że w badanym przedziale współczynnik przepływu C jest proporcjonalny do liczby Reynoldsa.

1

4

---