Akademia Górniczo - Hutnicza w Krakowie						1. Zmysłowska Katarzyna 2. Trębacz Diana 3.Szewczyk Mateusz
Mechanika płynów
Wydział: GiG		Rok akademicki: 2008 / 09		Rok studiów: II		Kierunek: Inżynieria Środowiska	Grupa: 3/2
Temat ćwiczenia: Pomiar objętościowego natężenia przepływu
Data wykonania:			Marzec 2009		Ocena:

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie objętościowego natężenia przepływu za pomocą zwężki Venturiego, kryzy oraz sondy Prandtla.

2.Teoria:

Natężenie przepływu - miara ilości płynu, substancji, mieszaniny, przepływającego przez wyodrębnioną przestrzeń, obszar lub poprzeczny przekrój w jednostce czasu.

Do pomiaru natężenia przepływu w przemyśle chemicznym i pokrewnych stosuje się przyrządy pomiarowe:

• rurkę Pitota

• rurkę Prandtla

• kryzę pomiarową

• dyszę pomiarową

• zwężkę Venturiego

• rotametr

• gazometr bębnowy

• anemometr

• danaidę

Zwężka Venturiego, przyrząd służący do pomiaru prędkości przepływu płynu (tj. gazu lub cieczy) na podstawie zjawiska spadku ciśnienia w cieczy wraz ze wzrostem jej prędkości. Zwężka Venturiego składa się z barometru różnicowego i rurki o zwężonym przepływie (właściwej dyszy). Jedna z końcówek barometru włączona jest przed zwężeniem, a druga w samej dyszy.

Kryzy pomiarowe są prostymi przyrządami pomiarowymi, działającymi na zasadzie spadku ciśnienia na kalibrowanym elemencie spiętrzającym. Kryzy służą do pomiaru natężenia

przepływu poprzez pomiar na nich spadku ciśnienia.

Rurka Prandtla - przyrząd do pomiaru prędkości przepływu płynu poprzez pomiar ciśnienia w przepływającym płynie (cieczy oraz gazów). Składa się on z dwóch osadzony w sobie rurek, z czego pierwsza wewnętrzna służy do badania ciśnienia całkowitego płynu, natomiast zewnętrzna do badania ciśnienia statycznego. Zaletą sondy Prandtla w porównaniu do innych sond ciśnienia dynamicznego jest mała wrażliwość na skośne ustawienie względem kierunku przepływu.

3. Pomiary:

Przypadek nr 1:

Odczyt z autotransformatora [V]	Zwężka Venturiego [m]	Sonda Prandla [Pa]	Ostrokrawędziowa kryza pomiarowa [m]
150	0,0041	11	0,0054
160	0,0042	11	0,0054
170	0,0048	13	0,0062
180	0,0057	14	0,0074
190	0,0065	15	0,0084
200	0,0072	17	0,0094
210	0,0079	19	0,0102
220	0,0085	21	0,011
230	0,0090	24	0,0116
240	0,0094	26	0,0122

Przypadek nr 2:

Odczyt z autotransformatora [V]	Zwężka Venturiego [m]	Sonda Prandla [Pa]	Ostrokrawędziowa kryza pomiarowa [m]
150	0,0041	11	0,0056
160	0,0041	11	0,0056
170	0,0046	12	0,0064
180	0,0055	14	0,0074
190	0,0065	17	0,0088
200	0,0073	19	0,010
210	0,0080	20	0,011
220	0,0087	22	0,012
230	0,0092	24	0,0128
240	0,0097	25	0,0132

Parametry:

d_k = 106 mm=
[m]

α_k = 0,723

d_z = 95 mm
[m]

α_z = 1,12

d_s = 150 mm=
[m]

1.Pomiar natężenia przepływu za pomocą kryzy (Q_k):

Objętościowy wydatek przepływu powietrza:

gdzie:

d_k -średnica otworu kryzy, [m],

ρ -gęstość powietrza,

α_k- liczba przepływu kryzy.

2.Pomiar natężenia przepływu za pomocą zwężki Venturiego(Qz):

gdzie:

d_k -średnica przewężenia zwężki, [m],

ρ -gęstość powietrza,

α_k- liczba przepływu zwężki.

3.Pomiar natężenia przepływu z wykorzystaniem sondy Prandtla (Qs):

gdzie:

D -średnica przewodu, [m]

ρ -gęstość powietrza,

4. Średnie natężenia przepływu (Ośr.):

5.Względne natężenie przepływu (q_k,q_z,q_s):

6.Funkcja liczby Reynoldsa Re:

gdzie:

v -kinematyczny współczynnik lepkości powietrza,
.

7. Różnice ciśnień mierzone mikromanometrami z rurką pochyłą:

gdzie:

l -wychylenie cieczy w rurce manometru, [m],

n -przełożenie geometryczne mikromanometru,

ρ_c -gęstość cieczy w mikromanometrze,
,

g -przyśpieszenie ziemskie,
,

4. Zestawienie wyników obliczeń:

Tabela 3. Przypadek 1.

lk [m]	lz [m]	Δps [Pa]	Δpk [Pa]	Δpz [Pa]	Qk[m^3/s]	Qz[m^3/s]	Qs[m^3/s]	Qśr[m^3/s]	qk	qz	qs	Re
0,0054	0,0041	11	42,3792	32,1768	0,000620696	0,00067296	0,077944299	0,026412652	0,0235	0,025479	2,951021	13233,7
0,0054	0,0042	11	42,3792	32,9616	0,000620696	0,000681118	0,077944299	0,026415371	0,023498	0,025785	2,950718	13235,07
0,0062	0,0048	13	48,6576	37,6704	0,000665086	0,000728145	0,081410165	0,027601132	0,024096	0,026381	2,949523	13829,18
0,0074	0,0057	14	58,0752	44,7336	0,000726605	0,000793478	0,087933028	0,029817704	0,024368	0,026611	2,949021	14939,76
0,0084	0,0065	15	65,9232	51,012	0,000774144	0,000847333	0,096897478	0,032839652	0,023573	0,025802	2,950624	16453,86
0,0094	0,0072	17	73,7712	56,5056	0,000818929	0,000891792	0,102438878	0,034716533	0,023589	0,025688	2,950723	17394,25
0,0102	0,0079	19	80,0496	61,9992	0,000853065	0,000934138	0,105100071	0,035629091	0,023943	0,026218	2,949839	17851,48
0,011	0,0085	21	86,328	66,708	0,000885888	0,000968962	0,110229884	0,037361578	0,023711	0,025935	2,950354	18719,52
0,0116	0,009	24	91,0368	70,632	0,000909727	0,000997054	0,115131359	0,039012714	0,023319	0,025557	2,951124	19546,79
0,0122	0,0094	26	95,7456	73,7712	0,000932958	0,00101897	0,117505451	0,039819127	0,02343	0,02559	2,95098	19950,84

Tabela 4. Przypadek 2.

lk [m]	lz [m]	Δps [Pa]	Δpk [Pa]	Δpz [Pa]	Qk [m^3/s]	Qz [m^3/s]	Qs [m^3/s]	Qśr[m^3/s]	qk	qz	qs	Re
0,0056	0,0041	11	43,9488	32,1768	0,000632086	0,00067296	0,077944299	0,026416448	0,023928	0,025475	2,950597	13235,61
0,0056	0,0041	11	43,9488	32,1768	0,000632086	0,00067296	0,077944299	0,026416448	0,023928	0,025475	2,950597	13235,61
0,0064	0,0046	12	50,2272	36,1008	0,000675729	0,000712814	0,081410165	0,027599569	0,024483	0,025827	2,94969	13828,39
0,0074	0,0055	14	58,0752	43,164	0,000726605	0,000779433	0,087933028	0,029813022	0,024372	0,026144	2,949484	14937,41
0,0088	0,0065	17	69,0624	51,012	0,000792362	0,000847333	0,096897478	0,032845724	0,024124	0,025797	2,950079	16456,91
0,01	0,0073	19	78,48	57,2904	0,000844661	0,000897964	0,102438878	0,034727167	0,024323	0,025858	2,94982	17399,58
0,011	0,008	20	86,328	62,784	0,000885888	0,000940032	0,105100071	0,035641997	0,024855	0,026374	2,948771	17857,94
0,012	0,0087	22	94,176	68,2776	0,000925279	0,000980296	0,110229884	0,037378486	0,024754	0,026226	2,949019	18727,99
0,0128	0,0092	24	100,4544	72,2016	0,000955624	0,001008072	0,115131359	0,039031685	0,024483	0,025827	2,94969	19556,3
0,0132	0,0097	25	103,5936	76,1256	0,000970441	0,001035102	0,117505451	0,039836998	0,02436	0,025983	2,949656	19959,79

6.Wykresy:

Rys.1.Wykres zależności q(Re) dla przypadku 1.

Rys.2.Wykres zależności q(Re) dla przypadku 2.

5. Wnioski:

Ćwiczenie polegało na dokonaniu 2 pomiarów objętościowego natężenia przepływu przy pomocy trzech różnych urządzeń: zwężki Venturiego, kryzy pomiarowej oraz sondy Prandtla. Pomiarów dokonano dla 10 ustawień autotransformatora na każdym z wyżej wymienionych przyrządów. Wraz ze wzrostem prędkości wzrastało ciśnienie na poszczególnych przyrządach oraz objętościowe natężenie przepływu.

1

---