POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW |
Temat: Opór liniowy podczas przepływu płynu przez przewód. |
Nr ćwiczenia 4.10 |
Wojciech Wiktorowicz wydział : Mechaniczno -Energetyczny Rok V sekcja 9 |
Data ćwiczenia: 20.01.1997
|
Ocena: |
Uwagi prowadzącego:
|
1. CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika oporu liniowego λ, w zależności od liczb Reynoldsa oraz porównanie wyników pomiaru z odpowiednim wykresem wziętym z literatury.
2. OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO:
P - wentylator
R - rotametr
M, M1 - ciśnieniomierze
d - średnica przewodu
WZORY i STAŁE:
-- gęstość powietrza w temp. pomiaru
gdzie: a) Rs - stała gazowa powietrza suchego [J/kg*K]
b) pwr - ciśnienie wrzenia wody w temp. tr [hPa]
c) p - ciśnienie otoczenia [hPa]
d) P - ciśnienie otoczenia [Pa]
e) t - temp. otoczenia [°C]
f) T - temp. otoczenia [K]
-- współczynnik poprawkowy k
-- poprawna wartość strumienia
- podciśnienie
- spadek ciśnienia
- strumień powietrza teoretyczny
- liczba Reynoldsa
- Współczynnik oporu liniowego.
λ = Δpsl
-Współczynnik oporu liniowego - zależność teoretyczna - wzór Blasiusa /Re > 2300/.
- współczynnik strat liniowych teoretyczny
Stałe.
ν = 15,8 * 10 -6 m2/s
T = 17,4 0 C = 290,4 K
d = 20.5 mm =0.0205 m
l = 2.23 m
ρw = 1000 kg/m3
k = 0,01
4. TABELA POMIAROWA i TABELA WYNIKÓW:
Lp |
h |
z |
Qr |
Q0 |
p |
psl |
Qt |
Re |
λd |
λBL |
λt |
- |
mm |
mm |
m3/h |
m3/h |
Pa |
Pa |
m3/h |
- |
- |
|
- |
1 |
1000 |
55,54 |
20 |
20,42 |
9810 |
545 |
22,63 |
22297 |
0,0289 |
0,0259 |
0,0271 |
2 |
865 |
45,11 |
18 |
18,38 |
8486 |
443 |
20,07 |
20068 |
0,0290 |
0,0265 |
0,0283 |
3 |
720 |
35,67 |
16 |
16,34 |
7063 |
350 |
17,57 |
17838 |
0,0290 |
0,0273 |
0,0289 |
4 |
595 |
27,88 |
14 |
14,29 |
5837 |
274 |
15,18 |
15608 |
0,0296 |
0,0283 |
0,0297 |
5 |
490 |
21,12 |
12 |
12,25 |
4807 |
207 |
12,87 |
13378 |
0,0305 |
0,0294 |
0,0307 |
6 |
475 |
14,65 |
10 |
10,21 |
4660 |
144 |
10,71 |
11149 |
0,0305 |
0,0308 |
0,0319 |
7 |
315 |
9,69 |
8 |
8,17 |
3090 |
95 |
8,43 |
8919 |
0,0315 |
0,0325 |
0,0335 |
8 |
345 |
5,87 |
6 |
6,13 |
3384 |
58 |
6,34 |
6689 |
0,0339 |
0,0349 |
0,0357 |
9 |
325 |
2,96 |
4 |
4,08 |
3188 |
29 |
4,22 |
4459 |
0,0385 |
0,0387 |
0,0393 |
Qr - natężenie przepływu odczytane z rotametru
Q0 - poprawna wartość strumienia natężeni przepływu
Qt - teoretyczny strumień natężenia przepływu
Δz - różnica wysokości ciśnień na początku i końcu zbiornika
h -wysokość podciśnienia
Re - liczba Reynoldsa
Δpsl - spadek ciśnienia
λd - współczynnik strat liniowych
λt - współczynnik strat liniowych - zależność teoretyczna
λBL - współczynnik strat liniowych - zależność teoretyczna (wzór Blasiusa)
5. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA
-- gęstość powietrza w temp. pomiaru
ρo=1,174 [kg/m3]
-- współczynnik poprawkowy k
-- poprawna wartość strumienia
[m3/h]
- podciśnienie
[Pa]
- spadek ciśnienia
[Pa]
- strumień powietrza teoretyczny
[m3/h]
- liczba Reynoldsa
- Współczynnik oporu liniowego.
λ = Δpsl λ
-Współczynnik oporu liniowego - zależność teoretyczna - wzór Blasiusa /Re > 2300/.
=
- współczynnik strat liniowych teoretyczny
6. WYKRES ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA OPORU LINIOWEGO OD LICZBY REYNOLDSA.
zależność teoretyczna : zależność zmierzona :
7. WNIOSKI.
W doświadczeniu zostały przeprowadzone pomiary dla liczb Reynoldsa z zakresu od 4400 do 22000.
W czasie doświadczenia wyznaczono zależność współczynnika oporu liniowego w zależności od przepływu, a więc również liczby Reynoldsa Re. Zależność tę wyznaczono także ze wzoru teoretycznego Blasiusa Dla dużych wartości liczby Reynoldsa współczynnik strat liniowych doświadczalny d odbiega od współczynnika strat liniowych teoretycznego t. Dla Re < 10000 zachodzi duża zgodność obu wartości.
Porównując wykres doświadczalny poddany aproksymacji z wykresem zależności współczynnika strat liniowych od równomiernej chropowatości względnej i liczby Reynoldsa wg Nikuradsego , można stwierdzić , że układ krzywych w danym zakresie liczb Reynoldsa odpowiada wartości r/k = 50 (stosunek promienia rury do wysokości chropowatości).
1