LABORATORIUM Z PODSTAW TEORII OKRĘTU
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 21
Metody pomiaru prędkości przepływu płynu
Na czym polega zasada działania młynków hydrometrycznych? Wymienić poznane urządzenia.
Zasada działania młynka hydrometrycznego polega na ustalonej doświadczalnie zależności miejscowej prędkości przepływu v od prędkości kątowej obrotu n wirnika: V = a + kn.
Na czym polega zasada działania zwężek mierniczych?
Wywołuje spadek ciśnienia stanowiącego podstawę pomiaru prędkości i ewentualnie natężenia przepływu.
Na czym polega zasada działania anemometrów piętrzących?
Do cieczy wprowadzamy przyrząd pomiarowy stwarzając punkt spiętrzenia, gdzie v = 0.
Omówić działanie oraz zastosowanie młynków łopatkowych.
Posiadają oś obrotu równoległa do kierunku przepływającego strumienia płynu. Dzielimy na młynki skrzydełkowe i śrubowe: Młynki skrzydełkowe - składają się z kilku skrzydełek połączonych z piastą za pomocą ramion. Typowym przykładem jest młynek skrzydełkowy Otto z wirnikiem swobodnym. Stosowany do pomiaru średniej na promieniu osiowej prędkości przepływu w strumieniu nadążającym za kadłubem modelu statku. Za pomocą kompletu młynków o różnych średnicach można określić promieniowy rozkład osiowej prędkości strumienia nadążającego. Młynki śrubowe (helikoidalne) - składają się z kilku skrzydeł śrubowych o dużej powierzchni stosowany do pomiaru prędkości przepływu zarówno w obszarach otwartych jak i w przewodach zamkniętych.
Omówić pomiar prędkości przepływu za pomocą konfuzora tunelu kawitacyjnego.
Szczegółowym przypadkiem zwężki mierniczej jest konfuzor tunelu kawitacyjnego.
Niemożliwe jest dokładne zakwalifikowanie tego konfuzora do dysz mierniczych lub zwężek Venuriego, ponieważ posiada cechy charakterystyczne dla obu typów tych przyrządów mierniczych.
Pomiar prędkości przepływu sprowadza się do zmierzenia różnicy ciśnień przed i za konfuzorem i podstawieniu uzyskanych wartości do wzoru. Pomiar dokonywany jest za pomocą ururki.
Vc = 1/((1-m^2)^(1/2))*((2*g*(Dp/Y)^(1/2))
D - delta
Y - gamma
Dp - różnica ciśnień
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie rurki Prandtla.
Połączona rurka Pitota i sonda do pomiaru ciśnienia statycznego wewnątrz. Rurka Prandtla to zespół dwu współśrodkowych rurek o średnicy zewnętrznej D. Posiada ona półkolistą główkę zwróconą przeciw prądowi. Odbiór ciśnienia całkowitego odbywa się poprzez otwór O umieszczony w punkcie spiętrzenia. Odbiór ciśnienia statycznego odbywa się na pobocznicy rurki za pośrednictwem otworów piezometrycznych K - bliski jedności bezwymiarowy współczynnik, który otrzymuje się z cechowania sondy. Zastosowanie do pomiaru rozkładu prędkości osiowej w strumieniu nadążając za modelem kadłuba statku.
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie rurki Gutschego.
Służy do pomiaru trzech składowych prędkości przepływu. Na kulistej nasadce znajduje się pięć równo rozłożonych otworów piezometrycznych. Jeden otwór znajduje się dokładnie w punkcie spiętrzania, natomiast cztery pozostałe otwory mierzą trzy składowe ciśnienia. Co umożliwia obliczenie trzech składowych prędkości przepływu.
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie anemometrów termicznych.
Są to czujniki elektryczne typu termo oporowego przeznaczone specjalnie do badania przepływów czynników gazowych i ciekłych. Wykorzystane jest tu zjawisko zależności pomiędzy oporem elektrycznym przewodnika, a jego temperaturą. Przewodnikiem jest krótki i cienki przewodnik metalowy w postaci drutu lub taśmy, umieszczany w badanym przepływie i rozgrzany do temperatury odpowiadającej równowadze cieplnej. Elementem chłodzony przez przepływający czynnik w stopniu zależnym przede wszystkim od prędkości i kierunku przepływu, wykazuje zmiany oporu, które zostają przetworzone na miarę prędkości, kierunku lub turbulencji przepływu. Stosowane są do pomiaru niskich prędkości przepływu w obszarze niedostępnym dla zwykłych sond piętrzących.
Omówić działanie i zastosowanie anemometrów laserowych.
Działanie opiera się na wykorzystaniu zjawiska Dopplera. Polega na tym, że dwie koherentne wiązki światła wytwarzane w laserze przecinają się w określonym miejscu tworząc obszar pomiarowy na tyle mały, iż można uważać go za punkt. W momencie gdy jakaś cząsteczka wpadnie do obszaru pomiarowego to spowoduje odbicie wiązki promienia laserowego. Wiązka odbitego lub rozproszonego światła o wpada do fotopowielacza zaopatrzonego w teleskop. Ruch cząstki powoduje przesunięcie cząstki światła o wielkość znaną pod nazwą „przesunięcia Dopplera”. Która jest wprost proporcjonalna do odpowiedniej składowej prędkości cząsteczki równej składowej prędkości przepływu w danym punkcie.
Omówić wady i zalety stosowania zestawów sond piętrzących.
Zalety: dokładny pomiar bardzo małych wielkości;
Wady: pomiar punktowy; przy większej ilości sond (Rurka Gutschego) powoduje zakłócenia przepływu;