POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLEJ I MECHANIKI PŁYNÓW	Temat: PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ		Nr ćw. 4.7
Witold Janus Paweł Cetera Stanisław Napora Marcin Błaszkiweicz Wydział M-E rok III sekcja 4	Data wykonywania ćwiczenia: 17-11-1997r.	Data i ocena:
UWAGI PROWADZĄCEGO:

1. Cel ćwiczenia:

• celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie rozkładu prędkości przepływu płynu w rurociągu przy dużych liczbach Reynoldsa i porównanie kształtów otrzymanych profilów.

2. Schemat stanowiska:

Ru - rurociąg z przezroczystego tworzywa

Z - otwór do regulacji natężenia przepływu

Pt - rurka Pitota

Mb - mikromanometr bateryjny

U - uchwyt z podziałką

P - dmuchawa ssawna

3. Podstawy teoretyczne:

Prędkość przepływu wyznaczamy na podstawie pomiaru ciśnienia dynamicznego:

gdzie: ρ_m - gęstość płynu w mikromanometrze

k - przełożenie manometru

ρ - gęstość powietrza

Liczba Reynoldsa.

gdzie V_śr - średnia prędkość przepływu

d = 2 R

ν - współczynnik lepkości powietrza

4. Wyniki pomiarów:

Warunki doświadczenia:

ρ_m = 830 kg/m³ - gęstość cieczy manometrycznej;

ρ = 1,18 kg/m³ - gęstość powietrza;

ν = 15,17 ⋅ 10 ^-6 m²/s - kinematyczny współczynnik lepkości;

k = 1/4,988 - przełożenie manometru;

t_s = 22°C - temperatura termometru suchego;

t_m = 17°C - temperatura termometru mokrego;

p_b = 1008 hPa - ciśnienie barometryczne;

d = 80mm - średnica rury;

r - odległość rurki Pitota od osi rurociągu;

Δl₁,Δl₂ - długości słupa cieczy na mikromanometrze;

V₁,V₂ - prędkości w danym punkcie przekroju;

R - promień rurociągu(40 mm);

5. Tabela pomiarowa:

Wielkość Mierzona	r	Δl1	Δl2	V1	V2	V1/Vmax	V2/Vmax	r/R
Jednostka	mm	mm	mm	m/s	m/s	-	-	-
1	38	63 - 58	18 - 20	13,20 - 12,67	7,44 - 7,06	0,73 - 0,70	0,74 - 0,70	0,950
2	36	70 - 65	20 - 23	13,92 - 13,41	7,98 - 7,44	0,77 - 0,74	0,79 - 0,74	0,900
3	34	80 - 71	24 - 26	14,88 - 14,02	8,48 - 8,15	0,82 - 0,78	0,84 - 0,81	0,850
4	32	86 - 80	25 - 28	15,43 - 14,88	8,80 - 8,32	0,85 - 0,82	0,87 - 0,82	0,800
5	30	90 - 85	28 - 31	15,78 - 15,34	9,26 - 8,80	0,87 - 0,85	0,92 - 0,87	0,750
6	25	96 - 89	28 - 32	16,30 - 15,69	9,41 - 8,80	0,90 - 0,87	0,93 - 0,87	0,625
7	20	110 - 100	30 - 34	17,45 - 16,63	9,70 - 9,11	0,97 - 0,92	0,96 - 0,90	0,500
8	15	111 - 100	32 - 35	17,52 - 16,63	9,84 - 9,41	0,97 - 0,92	0,97 - 0,93	0,375
9	10	117 - 105	34 - 35	17,99 - 17,04	9,84 - 9,70	1,00 - 0,94	0,97 - 0,96	0,250
10	5	118	36	18,07	9,98	1,00	0,99	0,125
11	0	110	37	17,45	10,12	0,97	1,00	0

6. Wyznaczanie gęstości powietrza:

Dane:

t_s=22°C, t_m=17°C, p_b=1008hPa

-odczytujemy temperaturę punktu rosy t_r z wykresu i,X dla powietrza wilgotnego

t_r=13°C;

-odczytujemy z tablic ciśnienie parowania (wrzenia) p_wr dla wody w zależności od temperatury t_r

p_wr= 14,98hPa

-gęstość powietrza obliczamy ze wzoru:

7.Wyznaczanie prędkości średniej:

- metoda pierścieni o równej szerokości:

	0,050	0,150	0,250	0,350	0,450	0,550	0,650	0,750	0,850	0,950
	1,000	1,000	0,985	0,970	0,945	0,920	0,890	0,850	0,800	0,710
	0,995	0,985	0,975	0,960	0,950	0,925	0,900	0,870	0,825	0,740
	0,050	0,150	0,246	0,339	0,425	0,506	0,578	0,637	0,680	0,674	Σ4,092
	0,049	0,147	0,243	0,336	0,427	0,508	0,585	0,652	0,701	0,703	Σ4,351

- metoda pierścieni o równym polu:

;

*Dzielimy profil na sześć pierścieni o równym polu:

	r1'=16,32 r1=8,16	r2'=23,08 r2=19,70	r3'=28,27 r3=26,03	r4'=32,64 r4=30,45	r5'=36,50 r5=34,57	r6'=R=40,00 r6=38,25
	mm	mm	mm	mm	mm	mm
	0,20	0,49	0,65	0,76	0,86	0,95
	0,990	0,930	0,890	0,850	0,790	0,710
	0,980	0,940	0,900	0,865	0,815	0,740
	0,198	0,458	0,578	0,637	0,679	0,674	Σ3,224
	0,196	0,460	0,585	0,657	0,700	0,703	Σ3,301

8.Przykładowe obliczenia:

(dla pomiaru 2)

-wyznaczanie liczby Reynoldsa:

1. liczba Re₁ (dla pierwszego strumienia przepływu):

- wyznaczona metodą pierścieni o stałej szerokości:

81700

-wyznaczona metodą pierścieni o równych polach:

81900

2. liczba Re₂ (dla drugiego strumienia przepływu):

- wyznaczona metodą pierścieni o stałej szerokości:

46500

- metodą pierścieni wyznaczona o równych polach:

46600

9.Wyznaczanie współczynnika Coriolisa α:

- metoda pierścieni o równej szerokości:

-dla profilu V₁: α=1,03

-dla profilu V₂: α=1,02

- metoda pierścieni o równych polach :

; n=6

-dla profilu V₁: α=1,03

-dla profilu V₂: α=1,03

10.Wnioski:

W powyższym doświadczeniu wyznaczaliśmy profil prędkości w rurze prostoliniowej. Poprzez pomiar ciśnienia dynamicznego wyznaczyliśmy prędkość miejscową w danym miejscu rury. Na podstawie wyliczonych prędkości miejscowych wykreśliliśmy profil prędkości.

W celu wyznaczenia średniej prędkości posłużyliśmy się dwoma metodami:

- metoda pierścieni o równej szerokości

- metoda pierścieni o równych polach

Wartość prędkości średniej mierzona tymi metodami była zbliżona, a co za tym idzie liczby Re były także zbliżone. Wartości Re rzędu 82000 i 46000 świadczą, że przepływ ma charakter turbulętny.

Natomiast obliczone wartości współczynnika Coriolisa α wyznaczane zarówno jedną jak i drugą metodą są wartościami charakterystycznymi dla przepływu turbulętnego, dla którego jego wartość zawiera się w granicach 1,03÷1,06 (1,10). W naszym doświadczeniu współczynnik Coriolisa α wyznaczony metoda pierścieni o równej szerokości zawiera się w granicach (1,02÷1,03 ), natomiast wyznaczony metodą pierścieni o równych polach, dla jednej jak i drugiej prędkości ma wartość 1,03. Na podstawie otrzymanych wyników możemy stwierdzić, że zastosowane metody pozwalają dokładnie wyznaczyć wartość współczynnika Coriolisa α.

6

---