SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ		LABORATORIUM HYDROMECHANIKI
Ćwiczenie nr: 2 Temat: Określanie wydatku za pośrednictwem pomiaru rozkładu prędkości w przepływie osiowo - symetrycznym.	Pluton: III	Imię i nazwisko: asp. Dariusz Wojtuń
				Grupa: A
Prowadzący: kpt. mgr inż. Elżbieta Pawlak	Data wykonania: 17.02.2002r.	Data złożenia: 03.03.2002r.	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wydatku rzeczywistego Q_rz oraz wydatku teoretycznego Q_t na kryzie korzystając z tabeli pomiarowej uzyskanych wyników, a następnie porównanie tych dwóch wielkości określających współczynnik wydatku kryzy α.

Schemat stanowiska pomiarowego:

Stanowisko pomiarowe składa się z pomiarowej rury poziomej oraz pionowej rury z kryzą. Przepływ powietrza jest wymuszony wentylatorem odśrodkowym, napędzanym silnikiem elektrycznym. Regulację wydatku uzyskuje się poprzez zmianę położenia regulatora wydatku.

Ciśnienie dynamiczne jest mierzone rurką Prandtla, która jest przesuwana w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu. Do kontroli ustawienia rurki pomiarowej względem ścianki rury służy odpowiednia podziałka. Mikromanometr jest połączony różnicowo z rurką Prandtla. Ciśnienie różnicowe na kryzie jest wskazywane przez drugi mikromanometr.

Tabela pomiarów:

Lp.	Położenie rurki Prandtla R [mm]	Wychylenie się cieczy w manometrze Lp [mm]	Wychylenie się cieczy na kryzie Lk [mm]
1	48	70	46
2	45	72	47
3	40	72	47
4	35	70	47
5	30	71	47
6	25	69	48
7	20	68	48
8	15	66	48
9	10	63	48
10	8	60	48
11	6	58	48
12	4	57	48
13	2	50	48

Tabela wyników:

Lp.	Obliczone ciśnienie dynamiczne Pd [Pa]	Obliczona prędkość powietrza Vpow(R) [m/s]	Obliczony iloczyn R·Vpow(R) [m^2/s]
1	53,56	9,08	0,436
2	55,09	9,21	0,414
3	55,09	9,21	0,368
4	53,56	9,08	0,318
5	54,33	9,14	0,274
6	52,80	9,01	0,225
7	52,03	8,95	0,179
8	50,50	8,81	0,132
9	48,21	8,61	0,086
10	45,91	8,40	0,067
11	44,38	8,26	0,050
12	43,62	8,19	0,033
13	38,26	7,67	0,015

Przykładowe obliczenia:

1. Obliczanie ciśnienia dynamicznego:

Dane: Obliczenia:

L_p = 0,07[m] p_d =L_p · n_p · ρ_cm · g

n_p. = 1/10 = 0,1 p_d = 0,07 · 0,1 · 780 · 9,81

ρ_cm = 780 [kg/m³] p_d = 53,56[Pa]

g = 9,81 [m/s²]

Dane: Obliczenia:

L_p = 0,05 [m] p_d =L_p · n_p · ρ_cm · g

n_p. = 1/10 = 0,1 p_d = 0,05 · 0,1 · 780 · 9,81

ρ_cm = 780 [kg/m³ ] p_d = 38,26 [Pa]

g = 9,81 [m/s²]

2. Obliczanie prędkości powietrza:

Dane: Obliczenia:

p_d = 53,56 [Pa] V_pow(R) = √(2pd/ ρ_pow)

ρ_pow = 1,3 [kg/m³] V_pow(R) = 9,07 [m/s]

Dane: Obliczenia:

p_d = 38,26 [Pa] V_pow(R) = √(2p_d/ ρ_pow)

ρ_pow = 1,3 [kg/m³] V_pow(R) = 7,67 [m/s]

3. Obliczanie iloczynu:

Dane: Obliczenia:

R = 0,048 [m] R·V_pow(R) = 0,436 [m²/s]

V_pow(R) = 9,07 [m/s]

Dane: Obliczenia:

R = 0,002 [m] R·V_pow(R) = 0,015 [m²/s]

V_pow(R) = 7,67 [m/s]

4. Obliczenie pola trójkąta z wykresu:

Dane: Obliczenia:

d = 24 [cm] F = 1/2 · d · h

h = 21,5 [cm] F = 258 [cm²]

5. Obliczanie wydatku rzeczywistego:

Obliczenie κ z wykresu:

x → 1 cm = 0,002 [m] κ = x · y = 0,00004 [m³/s/cm²]

y → 1 cm = 0,02 [m²/s]

Dane: Obliczenie:

Π = 3,14 Q_rz = 2 · Π · F · κ

F = 258 [cm²] Q_rz = 0,0648 [m³/s]

κ = 0,00004 [m³/s/cm²]

6. Obliczenia dla kryzy:

► obliczenie średniego wychylenia na kryzie:

L_śr = 47 [mm]

► obliczenie ciśnienia różnicowego na kryzie:

Dane: Obliczenia:

L_kśr = 0,047 [m] p = L_kśr · n_k · ρ_cm · g

n_k = 1/5 = 0,2 p = 71,9 [Pa]

ρ_cm = 780 [kg/m³]

g = 9,81 [m/s²]

► obliczenie modułu kryzy:

Dane: Obliczenie:

d_k = 0,0756 [m] m = ( d_k/d_r)²

d_r = 0,096 [m] m = 0,62

6. Obliczanie wydatku teoretycznego:

Dane: Obliczenie:

m = 0,62 Q_t = [1/√(1-m²)]·[(Πd_k²)/4]·[√(2p/ ρ_pow)]

Π = 3,14 Q_t = 0,079 [m³/s]

d_k = 0,0756 [m]

p = 71,9 [Pa]

ρ_pow 1,3 [kg/m³]

7. Obliczenie współczynnika wydatku kryzy:

Dane: Obliczenie:

Q_rz = 0,0648 [m³/s] α = Q_rz/Q_t

Q_t = 0,079 [m³/s] α = 0,83

Wnioski:

Obliczony wydatek rzeczywisty Q_rz = 0,0648w porównaniu z wydatkiem teoretycznym Q_t = 0,079 jest mniejszy. Różnica między dwoma wydatkami (rzeczywistym a teoretycznym) spowodowana jest:

• niedokładnym odczytem z podziałki manometru,

• zaokrąglaniem wyników otrzymanych z obliczeń,

• uśrednianiem wyników otrzymanych na wykresie,

• nie uwzględnienia strat ciśnienia na kryzie,

• założenia jednorodnego rozkładu prędkości w przewodzie

Stosunek Qrz do Qt określony został współczynnikiem wydatku kryzy α, który wyniósł α = 0,83.

---