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: 1 |
Imię i nazwisko: asp. Stanisław Trocki |
|
|
Grupa: A |
|
|
Prowadzący: bryg. mgr inż. Wojciech Zegar |
Data wykonania: 16.02.2002r. |
Data złożenia: 02.03.2002r. |
Ocena: |
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie wydatku rzeczywistego Qrz oraz wydatku teoretycznego Qt 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, 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 |
144 |
85 |
2 |
45 |
144 |
85 |
3 |
40 |
145 |
84 |
4 |
35 |
147 |
86 |
5 |
30 |
145 |
84 |
6 |
25 |
145 |
84 |
7 |
20 |
142 |
85 |
8 |
15 |
132 |
84 |
9 |
12 |
122 |
85 |
10 |
10 |
130 |
85 |
11 |
8 |
112 |
85 |
12 |
6 |
105 |
85 |
13 |
4 |
100 |
85 |
14 |
2 |
80 |
85 |
Tabela wyników:
Lp. |
Obliczone ciśnienie dynamiczne
Pd [Pa] |
Obliczona prędkość powietrza
Vpow(R) [m/s] |
Obliczony iloczyn
R·Vpow(R) [m2/s] |
1 |
22,03 |
5,82 |
0,279 |
2 |
22,03 |
5,82 |
0,262 |
3 |
22,19 |
5,84 |
0,234 |
4 |
22,49 |
5,88 |
0,206 |
5 |
22,19 |
5,84 |
0,175 |
6 |
22,19 |
5,84 |
0,146 |
7 |
21,73 |
5,78 |
0,116 |
8 |
20,20 |
5,57 |
0,083 |
9 |
18,67 |
5,35 |
0,064 |
10 |
19,89 |
5,33 |
0,055 |
11 |
18,36 |
5,31 |
0,042 |
12 |
16,06 |
4,97 |
0,030 |
13 |
15,30 |
4,85 |
0,019 |
14 |
12,24 |
4,33 |
0,009 |
Przykładowe obliczenia:
Obliczanie ciśnienia dynamicznego:
Dane: Obliczenia:
Lp = 0,142 [m] pd =Lp · np · ρcm · g
np. = 1/50 = 0,02 pd = 0,142 · 0,02 · 780 · 9,81
ρcm = 780 [kg/m3] pd = 21,73[Pa]
g = 9,81 [m/s2]
Dane: Obliczenia:
Lp = 0,105 [m] pd =Lp · np · ρcm · g
np. = 1/50 = 0,02 pd = 0,105 · 0,02 · 780 · 9,81
ρcm = 780 [kg/m3 ] pd = 16,06 [Pa]
g = 9,81 [m/s2]
Obliczanie prędkości powietrza:
Dane: Obliczenia:
pd = 22,49 [Pa] Vpow(R) = √(2pd/ ρpow)
ρpow = 1,3 [kg/m3] Vpow(R) = 5,88 [m/s]
Dane: Obliczenia:
pd = 16,06 [Pa] Vpow(R) = √(2pd/ ρpow)
ρpow = 1,3 [kg/m3] Vpow(R) = 4,97 [m/s]
Obliczanie iloczynu:
Dane: Obliczenia:
R = 0,035 [m] R·Vpow(R) = 0,206 [m2/s]
Vpow(R) = 5,88 [m/s]
Dane: Obliczenia:
R = 0,006 [m] R·Vpow(R) = 0,030 [m2/s]
Vpow(R) = 4,97 [m/s]
Obliczenie pola trójkąta z wykresu:
Dane: Obliczenia:
d = 24 [cm] F = 1/2 · d · h
h = 14,5 [cm] F = 174 [cm2]
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 Qrz = 2 · Π · F · κ
F = 174 [cm2] Qrz = 0,0437 [m3/s]
κ = 0,00004 [m3/s/cm2]
6. Obliczenia dla kryzy:
► obliczenie średniego wychylenia na kryzie:
Lśr = 85 [mm]
► obliczenie ciśnienia różnicowego na kryzie:
Dane: Obliczenia:
Lkśr = 0,085 [m] p = Lkśr · nk · ρcm · g
nk = 1/10 = 0,1 p = 65,0 [Pa]
ρcm = 780 [kg/m3]
g = 9,81 [m/s2]
► obliczenie modułu kryzy:
Dane: Obliczenie:
dk = 0,0756 [m] m = ( dk/dr)2
dr = 0,096 [m] m = 0,62
Obliczanie wydatku teoretycznego:
Dane: Obliczenie:
m = 0,62 Qt = [1/√(1-m2)]·[(Πdk2)/4]·[√(2p/ ρpow)]
Π = 3,14 Qt = 0,057 [m3/s]
dk = 0,0756 [m]
p = 65,0 [Pa]
ρpow 1,3 [kg/m3]
Obliczenie współczynnika wydatku kryzy:
Dane: Obliczenie:
Qrz = 0,0437 [m3/s] α = Qrz/Qt
Qt = 0,057 [m3/s] α = 0,76
Wnioski:
Obliczony wydatek rzeczywisty Qrz = 0,0437w porównaniu z wydatkiem teoretycznym Qt = 0,057 jest mniejszy. Różnica między dwoma wydatkami (rzeczywistym a teoretycznym) spowodowana jest: