SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
Katedra Techniki Pożarniczej Zakład Hydromechaniki i Przeciwpożarowego Zaopatrzenia Wodnego		LABOLATORIUM HYDROMECHANIKI
Ćwiczenie nr: 1 Temat: BADANIE UDERZENIA HYDRAULICZNEGO W PRZEWODACH SZTYWNYCH	ZSZ PF 30 Pluton: II	Imię i nazwisko: Barbara Warelis
				Grupa: C
Prowadzący: kpt. mgr inż. Elżbieta Półka	Data wykonania: 9.03.2004r	Data złożenia: 5.04.2004r.	Ocena:

TEMAT

Określanie wydatku za pomocą pomiaru rozkładu prędkości dla przepływu osiowo - symetrycznego .

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami określania wydatku objętościowego za pomocą rozkładu prędkości dla przepływu osiowo - symetrycznego.

II. Schemat i opis stanowiska pomiarowego.

Stanowisko na którym wykonaliśmy ćwiczenie składa się z rury poziomej w której dokonywaliśmy pomiaru ciśnienia za pomocą rurki Prandtla oraz pionowej rury z kryzą .

Przepływ powietrza został wymuszony za pomocą wentylatora odśrodkowego napędzanego silnikiem elektrycznym . Rurka Prandtla posiadała możliwość przesuwania jej w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu powietrza i podziałkę umożliwiającą kontrolę ustawienia rurki względem ściany rury

III. Opis wykonanego ćwiczenia

Na początku prowadzący ćwiczenie wypoziomował i wyzerował mikromanometry . Następnie włączył wentylator ustalając jednocześnie wydatek . Następnie przesuwając rurkę Prandtla w kierunku od ścianki rury do środka jej średnicy odczytywaliśmy wskazania mikromanometrów odnotowując wyniki pomiaru w tabeli.

IV. Tabela pomiarowa:

Część pomiarowa								Część obliczeniowa
Lp.	R [mm]	LPrandtla [mm] 1:10			Lkryzy (mm) 1:10			Pd (Pa)			w(r) (m/s)			r*w(r) (m^2/s)
1	2	32	30	15	78	48	31	24,461	22,932	11,466	6,307	6,106	4,318	0,013	0,012	0,009
2	4	42	35	16	79	48	31	32,105	26,754	12,230	7,225	6,596	4,459	0,029	0,026	0,018
3	6	49	38	17	79	48	31	37,456	29,047	12,995	7,804	6,872	4,597	0,047	0,041	0,028
4	8	51	41	18	78	48	31	38,984	31,340	13,759	7,962	7,139	4,730	0,064	0,057	0,038
5	10	52	43	19	78	49	32	39,749	32,869	14,524	8,039	7,311	4,860	0,080	0,073	0,049
6	12	56	46	19	77	48	31	42,806	35,162	14,524	8,343	7,561	4,860	0,100	0,091	0,058
7	15	60	46	20	76	49	32	45,864	35,162	15,288	8,636	7,561	4,986	0,130	0,113	0,075
8	20	65	48	21	78	48	31	49,686	36,691	16,052	8,988	7,724	5,109	0,180	0,154	0,102
9	25	68	49	20	78	49	31	51,979	37,456	15,288	9,193	7,804	4,986	0,230	0,195	0,125
10	30	68	50	20	77	48	32	51,979	38,220	15,288	9,193	7,883	4,986	0,276	0,236	0,150
11	35	70	52	20	76	47	32	53,508	39,749	15,288	9,328	8,039	4,986	0,326	0,281	0,175
12	40	71	53	20	78	48	32	54,272	40,513	15,288	9,394	8,116	4,986	0,376	0,325	0,199
13	45	69	55	20	77	47	32	52,744	42,042	15,288	9,261	8,268	4,986	0,417	0,372	0,224
14	48	72	55	20	77	48	31	55,037	42,042	15,288	9,460	8,268	4,986	0,454	0,397	0,239
I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III

I - dla wysokiego wydatku powietrza na przysłonie

II - dla średniego wydatku powietrza na przysłonie

III - dla niskiego wydatku powietrza na przysłonie

V. Obliczanie wartości ciśnienia dynamicznego dla wykonanych pomiarów.

Dane do obliczeń:

sinα_p = 0,1

sinα_k = 0,1

średnica rury d_r = 0,096m

średnica kryzy d_k = 0,0756m.

ρ _pow = 1,23 kg/m³

ρ_c = 780 kg/m³

g
9,8 m/s²

Obliczenia przykładowe

VI. Obliczenia prędkości powietrza.

Przykładowe obliczenia

VII. Obliczenia iloczynu r∗w(r) [ m²/s]

Przykładowe obliczenia

1 . r⋅w(r) = 0,002
⋅ 6,307
= 0,013

2. r⋅w(r) = 0,004
⋅ 7,105
= 0,029

VIII. Obliczanie wydatku rzeczywistego

Obliczenie wydatku rzeczywistego dokonałem metodą graficzną, sporządzając wykres funkcji podcałkowej

r ⋅ w( r ) = f( r )

, a następnie planimetrując pole ograniczone tym wykresem .

Określiłem stałą k - wynikającą z doboru skali na obu osiach , określającą ilu m³/s wydatku odpowiada 1 cm² powierzchni trójkąta wykresu .

Wykresy (w załączeniu)

k = x⋅y dla x = 1 cm = 0,002 m i dla y = 1 cm = 0,02 m²/s

1 cm² = 0,002m ⋅ 0,02 m²/s = 0,00004

Obliczanie pola trójkąta z wykresu :

Dla I

F = 0,5 ⋅ X⋅ Y

X = 24 ; Y = 22

F = 0,5 ⋅ 24 ⋅ 22 = 264 cm²

Dla II

F = 0,5 ⋅ X⋅ Y

X = 24 ; Y = 19

F = 0,5 ⋅ 24 ⋅ 19 = 228 cm²

Dla III

F = 0,5 ⋅ X⋅ Y

X = 24 ; Y = 12

F = 0,5 ⋅ 24 ⋅ 12 = 144 cm²

IX. Obliczanie wydatku objętościowego (rzeczywistego)

Q_{rz I} = 2πF_I ⋅ k = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 264 ⋅ 0,00004 = 0,066 m³/s

Q_{rz II} = 2πF_II ⋅ k = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 228 ⋅ 0,00004 = 0,057 m³/s

Q_{rz III} = 2πF_III ⋅ k = 2 ⋅ 3,14 ⋅ 144 ⋅ 0,00004 = 0,036 m³/s

X. Średnie wychylenie cieczy w mikromanometrze kryzy

L_{k śr}=

N - liczba pomiarów

L_{k śr I} = 77,571 mm = 0,0776 m

L_{k śr II} = 48,071 mm = 0,0481 m

L_{k śr III} = 31,429 mm = 0,0314 m

XI. Obliczanie średniej wysokości słupa cieczy manometrycznej w mikromanometrze podłączonym do kryzy

h_I = ρ_cm ⋅ g ⋅ L_{k śrI} ⋅ sinα_k = 780 ⋅9,8 ⋅ 0,077 ⋅0,1=58,85 [m]

h_II = ρ_cm ⋅ g ⋅ L_{k śrII} ⋅ sinα_k = 780 ⋅9,8 ⋅ 0,048 ⋅0,1=36,69 [m]

h_III = ρ_cm ⋅ g ⋅ L_{k śrIII} ⋅ sinα_k = 780 ⋅9,8 ⋅ 0,031 ⋅0,1=23,70 [m]

XII. Moduł kryzy

XIII. Obliczanie wydatku teoretycznego kryzy.

XIV. Obliczanie współczynnika wydatku :

Wnioski:

1. Obliczony wydatek rzeczywisty jest mniejszy od wydatku teoretycznego ponieważ podczas obliczeń teoretycznych nie uwzględniliśmy występujących strat .

2. Obliczenie wydatku rzeczywistego dokonane metodą graficzną obarczony jest błędem z uwagi na konieczność wypośrodkowania lini wykresu w celu uzyskania figury umożliwiającej łatwe obliczenie pola .

3. Dla III wychylenie mikromanometru ustaliło się dla promienia r=20 mm i było stałe już do r=48mm. Wynikało to z przymkniętej przesłony.

2

---