SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ	LABORATORIUM HYDRAULIKI
ĆWICZENIE Nr TEMAT: Określenie wydatku za pośrednictwem pomiaru rozkładu prędkości w przepływie osiowo-symetrycznym.	Nazwisko i Imię Dziechciarz Tomasz		Pluton: II	Grupa: ZSI 25
Prowadzący: mł. bryg. mgr inż. Wojciech ZEGAR	Data wykon 15.04.99r	Data złoż. 26.04.99	Rok akad 98/99	OCENA

I CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest określenie wydatku za pośrednictwem pomiaru rozkładu prędkości dla przepływu osiowo-symetrycznego oraz porównanie wydatku zmierzonego przy użyciu kryzy z wydatkiem rzeczywistym.

II CZĘŚĆ TEORETYCZNA

1. Pojęcie gazu doskonałego

Gaz doskonały z założenia posiada następujące własności:

1. Trwałość stanu gazowego (nie da się skroplić).

2. Niezmienna budowa chemiczna i cząsteczkowa.

3. Stałe ciepło właściwe.

4. Nie posiada zdolności przenoszenia naprężeń stycznych (jest nielepki).

5. Stan fizyczny gazu doskonałego:

p•V = R•T

p - ciśnienie gazu

V - objętość właściwa

R - indywidualna stała gazowa

T - temperatura gazu

2. Ciśnienia w poruszającym się płynie

W poruszającym się strumieniu gazu podobnie jak w cieczy, wyodrębniamy ciśnienie statyczne, dynamiczne, całkowite.

p_c = p_s + p_d

Ciśnienie statyczne - ciśnienie wskazywane przez przyrząd poruszający się w

strumieniu płynu z taką samą prędkością i w tym samym kierunku w którym porusza się płyn (prędkość względem płynu i przyrządu równa się zeru).

Gdy V = 0 wtedy p_c = p_s , a p_d = 0

p_d = ρV²/2

ρ - gęstość płynu

V - prędkość przepływu

3. Metody pomiaru ciśnień

• Przy pomocy PIEZOMETRU (ciśnienie statyczne)

• Rurka z otworami impulsowymi

• Pierścień impulsowy

• Przyrząd do pomiaru ciśnienia statycznego i dynamicznego

P_d = p_c - p_s

• Rurka PRAUNDTLA

KRYZA - wprowadzona w poprzek rurociągu zwężka.

III CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Schemat układu pomiarowego.

Tabela pomiarów i wyników

L.p.	r [mm]	lp [mm]	lk [mm]	pd [Pa]	V(r) [m/s]	V(r)r [m^2/s]
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.	3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 38 40 42 44 46	24 29 33 39 41 43 45 47 48 52 52 52 50 52 53 53 54	157 157 156 156 156 156 156 156 156 156 156 155 155 155 155 155 155	18,83 22,76 25,90 30,60 32,18 33,75 35,32 36,88 37,67 40,80 40,80 40,80 39,24 40,80 41,60 41,60 42,38	5,38 5,92 6,31 6,86 7,04 7,20 7,37 7,53 7,61 7,92 7,92 7,92 7,76 7,92 8,0 8,0 8,07	0,0161 0.0355 0,0568 0,0823 0,106 0,129 0,155 0,180 0,205 0,238 0,261 0,285 0,295 0,317 0,336 0,352 0,371

Przykładowe obliczenia (dla pierwszego pomiaru).

1. Obliczenie ciśnienia dynamicznego

p_d = l_p • n_p • ρ_cm • g

p_d = 0,024 • 0,1 • 800 • 9,81 [m•kg/m³•m/s²] = [Pa]

p_d = 18,83 [Pa]

2. Obliczenie prędkości powietrza w punkcie pomiarowym

V(r) = √2p_d /ρ_pow

V(r) = √2•18,83/1,3 [√kg/ms²•m³/kg]

V(r) = 5,38 [m/s]

V(r)r = 5,38 • 0,003 [m/s•m]

V(r)r = 0,01614 [m²/s]

Obliczenia dla kryzy

l_kśr = Σl_k/n

l_kśr = 155,7 [mm]

Obliczenie ciśnienia różnicowego kryzy

p_k = l_kśr • n_k • ρ_cm • g

p_k = 0,157 • 0,2 • 800 • 9,81 [m•kg/m³•m/s²] = [Pa]

p_k = 246,4 [Pa]

Obliczenie wydatku teoretycznego

m_k = (d_k/d_r)²

m_k = (0,0756/0,096)²

m_k = 0,62

Q_t = 1/√1-m² • πd_k²/4 √2p_k /ρ_pow

Q_t =1,62 • 0,0045 • 19,46 [m²•√kg/ms²•m³/kg]

Q_t = 0,14 [m³/s]

Obliczenia dla wykresu

Obliczenie pola powierzchni trójkąta i współczynnika ℵ

F = ½ ah ℵ = xy

F = ½ • 15 • 18,5 [cm•cm] x = 0,003 m; y = 0,02 m²/s

F = 138,75 [cm²] ℵ =6 x10^-5 [m³/s]

Obliczenie wydatku rzeczywistego

Q_rz =2π • F • ℵ

Q_rz =6,28 • 138,75 • 6 x10^-5 [m³/s]

Q_rz = 52,04 x10^-3 [m³/s]

Obliczenie współczynniku wydatku dla kryzy

α = Q_rz/ Q_t

α = 52,04 x10^-3 /0,14

α = 0,37

Przekształcenie jednostki 0,25 x10² Pa = 25 Pa

25 Pa = 2,5 x10^-4 atm = 2,5 x10^-4 bar = 2,5 x10^-4 kG/cm² = 2,5 kG/m² = 0,25 hPa = 2,5 x 10^-5 MPa = 0,184Tr = 0,184 mmHg

= 2,5 x10^-3 m.sł.w.

Poziom cieczy w rurce pizometrycznej

---