KEiOŚ Laboratorium 4 Temat :Określenie średniej prędkości przepływu gazu	21.04.2010
		AiR WIMiR

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu w rurociągu przy zastosowaniu:

1. zwężek pomiarowych

2. rurki Prandtla

2. Schemat stanowiska pomiarowego

1. zwężka pomiarowa 2. rurka Prandtla

3. Wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu przy zastosowaniu zwężek pomiarowych

Warunki przy których dokonaliśmy pomiarów:

1. wilgotność φ = 51%

2. temperatura powietrza T = 23ºC = 296 K

3.ciśnienie atmosferyczne: 742 mm słupa rtęc

p_b = 742 · 133.322 Pa = 98924 Pa

Wyznaczenie gęstości wilgotnego powietrza przed zwężką ρ₁

Gęstość powietrza w warunkach normalnych :ρ_n = 1.2759 kg/m³

Ciśnienie powietrza w warunkach normalnych :p_n = 10⁵ Pa

Temperatura powietrza w warunkach normalnych: T_n = 273 K

Gęstość pary wodnej nasyconej suchej: ρ_n = 0.023 kg/m³

Ciśnienie pary wodnej nasyconej suchej: p_p = 3173 Pa

Gęstość cieczy manometrycznej: ρ_c = 825 kg/m³

Przyspieszenie grawitacyjne :g = 9.81 m/s²

Wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej ciśnienie przed kryzą :h_p= 34 mm

Wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej ciśnienie za kryzą :h_z = 93 mm

p₁ = 98925 - 0.034 · 825 · 9.81=98649,8 [Pa]

[ kg/m³]

Wyznaczenie współczynnika kontrakcji β:

β=
= 0.7

Wyznaczenie liczby ekspansji ε₁

∆p = (h_z - h_p) · ρ_c · g

∆p = 0.059 · 825 · 9.81 =477,5[Pa]

= 0.99516

Wykładnik adiabaty dla gazów dwuatomowych χ = 1.4

=0.98679

Wyznaczenie współczynnika przepływu metodą iteracyjną C'

C'=0.99 - 0.2262 · β^4.1 - (0.00175 · β² - 0,0033 · β^4.15) ·

Założone pierwsze przybliżenie: liczba Reynoldsa Re = 570000 i

C' = 0.99 - 0.2262 · 0.7^4.1 - (0.00175 · 0.7² - 0,0033 · 0.7^4.15)·
=0,93739

Wyznaczenie objętościowego natężenia przepływu Q:

= 2.941[m³/s]

Wyznaczenie prędkości średniej w_śr:

w_śr =

W_śr =
= 14.986[m/s]

Wyznaczenie rzeczywistej liczby Reynoldsa:

Re =

Współczynnik lepkości kinematycznej płynu:

ν = 18.5·10^-6[Pa·s]

Re_rz =
=405027.03

Wyznaczenie rzeczywistego współczynnika przepływu

C_rz=0.99 - 0.2262 · β^4.1 - (0.00175 · β² - 0,0033 · β^4.15) ·

C_rz = 0.99 - 0.2262 · 0.7^4.1 - (0.00175 · 0.7² - 0,0033 · 0.7^4.15)·
=0.9373

Powtarzając czynność podstawiania za C' uzyskane w poprzednim powtórzeniu C_rz, otrzymujemy te same wartości C'rz=0.9373, C''rz=0.93729, C'''rz=0.93729, oraz C'=0.93739, C''=0.93729, C'''=0.93729 stąd:

w_śr = 14.98[m/s]

4. Wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu przy zastosowaniu rurki Prandtla

H - głębokość, na której umieszczono rurkę

h₁ - wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej ciśnienie całkowite

h₂ - wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej ciśnienie statyczne

∆h - różnica wysokości spowodowana ciśnieniem dynamicznym.

h_p - wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej ciśnienie przed kryzą

h_z - wysokość słupa cieczy odczytana z rurki manometrycznej mierzącej

ciśnienie za kryzą

h_p=34 mm

h_z=93 mm

Wzory wykorzystane w obliczeniach:

w =

Tabela pomiarów:

l.p	H [mm]	h1 [mm]	h2 [mm]	∆h = h2 - h1 [m]	w [m/s]
0	spód	55	62	0.007	9,9261
1	550	54	62	0.008	10,6114
2	500	53	63	0.01	11,864
3	450	45	65	0.02	16,778
4	400	40	65	0.025	18,75848
5	350	34	66	0.032	21,2227
6	300	30	67	0.037	22,8206
7	250	33	67	0.034	21,8759
8	200	40	65	0.015	18,7585
9	150	45	65	0.02	16,7781
10	100	50	64	0.014	14,0376
			Średnia	0.021	16,6756

5. Wykres rozkładu prędkości dla poszczególnych głębokości zanurzeń rurki Prandtla

6. Wnioski

Pomiary dokanane zostały wykonane dwoma metodami. Pierwsza wykorzystywała dwa pomiary, lecz jest dokładniejsza. W drugiej /przy użyciu rurki Prandtla/. zaś wykonaliśmy aż 11 pomiarów. Z każdym kolejnym dochodził kolejny błąd odczytu, dlatego jest ona mnie dokładna. Zaletą jej jest natomiast niewielki koszt badania i możliwość określenia profilu prędkości i jej wartości maksymalnej.

---