Norbert Kwiatkowski Kraków 2001-02-26

Gr.C 10 A

AGH IMiR

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rozkładu ciśnień w rurociągu, oraz strat lokalnych (miejscowych) i strat liniowych

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Prowadzący: dr inż. T. Tokarz

1.Cel ćwiczenia

Wyznaczenie współczynników oporów liniowych i współczynników oporów miejscowych w instalacji rurociągu tłocznego wentylatora promieniowego oraz wyznaczenie strat energii w instalacji.

2.Schemat stanowiska pomiarowego.

Kryza ISA d 80/ D 100

Φ100 Φ180 Φ100

0.23 0.22 0.4 0.33 0.46 0.51 0.25 2.67 0.07 0.14 0.26 0.37

WT - wentylator

ZP - zwężka pomiarowa

Z - zasuwa

3.Parametry odczytane z pomiarów otoczenia

Gęstość cieczy manometrycznej ρ_m=825 kg/m³

Gęstość rtęci ρ_Hg=13595 kg/m³

Wilgotność względna ϕ=0,64

Temperatura otoczenia t_o=20°C

Ciśnienie otoczenia P_bar=722 mmHg

4.Wyniki pomiarów odczytane z przeprowadzonego ćwiczenia

Lp.	Wielkość mierzona		Nr punktu pomiarowego
						1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11
1		Ciśnienie odniesienia [mm]		218		218		218		218		218		218		119		119		119		119		119
2	Ciśnienie statyczne [mm]		120		118		111		110		145		142		43		192		135		116		112
3	Nadciśnienie statyczne [mm]		98		103		107		108		73		76		76		-73		-16		3		7
4	Bezwzględne ciśnienie statyczne [Pa]		97084		97125		97157		97165		96882		96906		96906		95700		96162		96315		96348
5	Prędkość przepływu [m/s]		23,04		7,11		7,11		7,11		23,04		23,04		23,04		23,04		23,04		23,04		23,04

5.Obliczenia

Wyznaczanie prędkości średniej

w_i - prędkość średnia przepływu czynnika

q_v- strumień objętości czynnika

A_i- przekrój poprzeczny

 - przewężenie zwężki pomiarowej,

p - ciśnienie różnicowe na zwężce,

c - współczynnik przepływu (lepkość)

 - liczba ekspansji (ściśliwość)

ρ - gęstość powietrza,

 = 0,75

p = p₇ - p₈ = 96906- 95700 = 1206[Pa]

ρn  , kg/m³

p7 = 96906 Pa

pn = 10⁵ Pa

φ =0,65

Tn = 273,16 K

pp'' = 2337 Pa

ρ''  , kg/m³

T = 293,16 K

ρ =1,168 [kg / m³]

Zasada obliczania q_v wg PN na przykładzie badanego rurociągu:

Dla przyjętej wartości początkowej liczby Reynoldsa odczytuję z tablic wartość współczynnika przepływu dla danego rodzaju zwężki pomiarowej (c' = f (, Re')) Re' = 10⁶ dla kryzy ISA

z przytarczowym odbiorem ciśnienia i dla  = 0,75

c' = 0,5959

Obliczam wartość liczby ekspansji

gdzie:

χ - wykładnik adiabaty, χ=1,4

ε=0,9875

Obliczam przybliżenie q_v1

q_v1=

gdzie:

d = 0,075 m

q_v1=

q_v1=0,1624[]

Obliczam przybliżoną wartość prędkości średniej przepływu:

W_śr=

W_śr=

Określam rzeczywistą wartość liczby Reynoldsa:

Re_r=

gdzie:

po odczytaniu z tablic: μ=18*10^-6[Pa*s] dla

Określam rzeczywisty współczynnik przepływu:

c=f(β,Re_r) z tablic - c=0,6025(dla Re=10⁵) oraz dla tej wartości c strumień objętości i prędkości

Określam rzeczywistą wartość strumienia objętości

q_v= 0,30160*c

q_v=0,30160*0,60025=0,18098

Obliczam wartość prędkości średniej w poszczególnych punktach badanego rurociągu.

w_i=

wartość prędkości średniej umieszczono w tabeli.

. Obliczenie strat liniowych.

_1-2 = 0,866

_2-3 = -0.057

_3-4 = -0,001

_4-5 = 0,002

_5-6 = -0,038

_6-7 = 0.074

_7-8 = 0,816

_8-9 = -1.312

_9-10 = -0,235

_10-11 = -0,035

Obliczone wartości współczynników strat liniowych nie pokrywają się z wartościami tablicowymi.

Dlatego liczę średnią arytmetyczną z czterech najbardziej prawdopodobnych wartości, czyli dla _1-2 , _4-5 , _6-7 oraz _7-8 i dla tej wartości dokonuję obliczeń strat liniowych

p_ln1-2 = 482.89

p_ln2-3 = 181.08

p_ln3-4 = 252.42

p_ln4-5 = 373.14

p_ln5-6 = 274.37

p_ln6-7 = 2930.28

p_ln7-8 = 76.82

p_ln8-9 = 153.64

p_ln9-10 = 658.49

p_ln10-11 = 406.06

Całkowite straty liniowe wynoszą p_ln = p_lni = 5789.19

gdzie:

i - ilość uwzględnionych odcinków.

Obliczenie strat miejscowych

Występują one dla nagłego zwiększenia przekroju 1-2, zwężenia w punktach 4-5 i kryzy 7-8.

_1-2 = 0.396 p_{m 1-2} = 98.998

_4-5 = 0.571 p_{m 4-5} = 142.748

_7-8 = 4.824 p_{m 8-9} = 1205.982

Całkowite straty liniowe wynoszą p_m = 1447.728

gdzie: i - ilość uwzględnionych odcinków.

Całkowite straty wynoszą h_st = p_ln + p_m = 5789.19+ 1447.728 = 7236.918

Przedstawienie graficzne:

Zależność prędkości od położenia.

Zależność ciśnienia statycznego od położenia.

Zależność strat ciśnienia od punktu pomiarowego

ZP

11

10

9

8

7

6

5

2

1

WT

4

3

Z

---