Politechnika Opolska

W Opolu

Wydział Mechaniczny

Inżynieria Środowiska

Sprawozdanie z laboratorium Mechanika Płynów.

Temat: Badanie prędkości strugi swobodnej podczas wypływu.

Opole 2007

1. Cel ćwiczenia:

Celem wykonanego ćwiczenia było dokonanie pomiaru temperatury i ciśnienia w zbiorniku ze sprężonym powietrzem oraz pomiarze ciśnienia dynamicznego powietrza wypływającego ze zbiornika przez mały otwór regulowany zaworem. Wielkości te zostały zarejestrowane przez komputer. Czas całkowitego wypływu, wynosił τ =26,7s .

2. Pomiary i obliczenia:

Lp.	Temp. [^0C]	Temp. [K]	Ciśnienie dynamiczne [Pa] *3000	Ciśnienie barometryczne [bar]	Ciśnienie barometryczne [Pa]
1.	29,462	302,462	32280	3,32	332000
2.	29,487	302,487	32250	3,259	325900
3.	29,303	302,303	32049	3,221	322100
4.	29,585	302,585	32331	3,133	313300
5.	29,549	302,549	31560	3,098	309800
6.	29,684	302,684	29619	3,069	306900
7.	29,585	302,585	30783	2,989	298900
8.	29,401	302,401	28026	2,952	295200
9.	29,303	302,303	28113	2,872	287200
10.	29,413	302,413	24807	2,821	282100
11.	29,266	302,266	24450	2,791	279100
12.	29,339	302,339	28017	2,749	274900
13.	28,589	301,589	25107	2,692	269200
14.	28,54	301,54	23976	2,646	264600
15.	28,208	301,208	24744	2,588	258800
16.	28,146	301,146	21123	2,55	255000
17.	27,949	300,949	24744	2,511	251100
18.	27,703	300,703	23142	2,49	249000
19.	27,347	300,347	20586	2,425	242500
20.	27,076	300,076	17868	2,377	237700

Ciśnienie atmosferyczne: 101360 Pa

Temperatura otoczenia: 22,4 ⁰C = 295,4 K

Czas wypływu: 26,7s

• Obliczenia:

• prędkość rzeczywista:

[m/s]

gdzie:

p_d - ciśnienie dynamiczne zmierzone rurką Pitota w [Pa]

ρ - gęstość

ρ = p/R·T [kg/m³]

gdzie:

p -ciśnienie otoczenia [Pa]

R -stała gazowa dla powietrza R=287[m²/s²K]

T -temperatura otoczenia [K]

• prędkość teoretyczna:

[m/s]

gdzie:

κ =1,4

p_o -ciśnienie w zbiorniku [Pa]

p -ciśnienie wypływającego powietrza [Pa]

ρ_o -gęstość powietrza w zbiorniku [kg/m³]

• prędkość maksymalna:

[m/s]

v_max = 779,517 [m/s]

• strumień masy Q_m:

Q_m =
[kg/s]

• Tabela obliczeniowa:

Lp.	p0 [Pa]	ρ0 [kg/m^3]	τ [s]	vrz [m/s]	vt [m/s]	Q*m [kg/s]	Qm [kg/s]	p/po	Qm/Q*m
1.	195660	2,253976	0	232,3778	322,643	454,617	2,273	0,518	1,000
2.	189560	2,183525	1,335	232,2698	315,482	440,487	2,202	0,535	0,969
3.	185760	2,141055	2,67	231,5449	310,680	431,541	2,158	0,546	0,949
4.	176960	2,037726	4,005	232,5613	299,120	409,382	2,047	0,573	0,900
5.	173460	1,997661	5,34	229,7716	294,101	400,269	2,001	0,584	0,880
6.	170560	1,963387	6,675	222,5938	289,854	392,418	1,962	0,594	0,863
7.	162560	1,871908	8,01	226,9255	277,033	370,069	1,850	0,624	0,814
8.	158860	1,830414	9,345	216,5252	270,550	359,257	1,796	0,638	0,790
9.	150860	1,7388	10,68	216,861	255,400	334,278	1,671	0,672	0,735
10.	145760	1,679407	12,015	203,7113	244,741	317,080	1,585	0,695	0,697
11.	142760	1,645642	13,35	202,2401	237,922	306,568	1,533	0,710	0,674
12.	138560	1,596841	14,685	216,4904	227,819	290,986	1,455	0,732	0,640
13.	132860	1,534959	16,02	204,9393	212,325	268,627	1,343	0,763	0,591
14.	128260	1,482055	17,355	200,2702	198,497	248,657	1,243	0,790	0,547
15.	122460	1,416595	18,69	203,4524	178,403	220,793	1,104	0,828	0,486
16.	118660	1,37292	20,025	187,9774	163,204	200,213	1,001	0,854	0,440
17.	114760	1,328666	21,36	203,4524	145,165	176,506	0,883	0,883	0,388
18.	112660	1,305419	22,695	196,7562	134,055	162,273	0,811	0,900	0,357
19.	106160	1,23156	24,03	185,5726	89,018	106,067	0,530	0,955	0,233
20.	101360	1,176938	25,365	172,8884	0,000	0	0		0

• Wykres zmian temperatury w trakcie opróżniania zbiornika:

• Wykres zmian ciśnienia w trakcie opróżniania zbiornika:

• Wykres elipsy przepływu powietrza dla  = 1,4 :

• Wnioski:

Na podstawie wyników otrzymanych z pomiarów, jak i wykonanych obliczeń dla 20 wybranych punktów pomiarowych mogliśmy wykonać wykresy obrazujące zmiany temperatury i ciśnienia przy opróżnianiu zbiornika. Oglądając sporządzone wykresy stwierdziłam, że zarówno ciśnienie jak i temperatura maleją w czasie, chociaż w przypadku temperatury dzieje się to w kilku fazach: na początku maleje, później nieco wzrasta, a następnie jednoznacznie maleje.

6

---