Ćwiczenie 1

Wyznaczanie kierunkowej charakterystyki sondy Prandtla.

1. Cel ćwiczenia:

1. zapoznanie się z metodami i przyrządami do pomiaru ciśnień.

2. zapoznanie się z budową oraz zasadą działania rurki Prandtla oraz Pitota.

3. pomiar dopuszczalnego odchylenia osi sondy od kierunku przepływu powietrza.

4. wyznaczenie prędkości przepływu powietrza w przewodzie.

2. Wprowadzenie:

Do określenia ciśnienia dynamicznego, a tym samym w sposób pośredni do wyznaczenie prędkości przepływu służą rurki spiętrzające. Znanych jest wiele rozwiązań konstrukcyjnych rurek spiętrzających, spośród których najszersze zastosowanie znalazły rurki Pitota i Prandtla.

Najprostszym przyrządem służącym do pomiaru prędkości miejscowej jest tzw. rurka Pitota. Była ona używana pierwotnie do pomiaru prędkości wody w rzekach i na rys 1 przedstawia ja w tym właśnie zastosowaniu. Jest to sztywna rurka zagięta pod kątem prostym (sonda). Sonda umieszczona jest w osi przewodu przeciwnie do kierunku przepływu i jest połączona z manometrem różnicowym giętkim przewodem. Ciśnienie, jakie zostanie zmierzone za pomocą manometru, jest sumą ciśnienia panującego w przewodzie (statycznego) oraz spiętrzenia ciśnienia wywołanego zahamowaniem strugi (dynamicznego). Zmierzone ciśnienie jest więc ciśnieniem całkowitym p_c. Aby wyznaczyć prędkość v, należy wykonać jeszcze pomiar ciśnienia statycznego. Ciśnienie statyczne można zmierzyć np. za pomocą rurki impulsowej, umiejscowionej w otworze ścianki przewodu. Trudność posługiwania się rurką Pitota polega między innymi na konieczności stosowania dwóch oddzielnych nie związanych ze sobą przyrządów do pomiaru ciśnienia całkowitego i statycznego.

Rys. 1 Rurka Pitota

Najszersze zastosowanie znalazło drugie rozwiązanie rurek spiętrzających w postaci rurki Prandtla (rys. 2), która łączy w jednym przyrządzie oba te elementy. Otwory boczne w sondzie umożliwiają mierzenie ciśnienia statycznego p_s, otwór zaś z przodu - ciśnienia całkowitego p_c.

Wyznaczenie prędkości przepływu opiera na wykorzystaniu zależności ciśnienia dynamicznego od prędkości przepływu.

(1)

stąd
(2)

Łącząc odpowiednio rurkę Prandtla z manometrami różnicowymi wodnymi dynamiczne wyrażamy wzorem:

(3)

Porównując wzory (2) i (3) otrzymujemy prędkość V

Rys 2. Rurka Prandtla

Niezbędnym warunkiem uzyskania wysokiej dokładności pomiarów jest właściwe ustawienie rurki Prandtla względem kierunku przepływu. Na rysunku 3 pokazano, w jaki sposób zmieniają się wskazania rurki Prandtla (r), sondy do pomiaru ciśnienia statycznego (s) oraz rurki Pitota (t) w zależności od kąta α zawartego między osią przyrządu a kierunkiem prędkości strugi niezakłóconej.

Aby pomiar był dokładny, głowicę rurki należy ustawić równolegle do kierunku przepływu. Wg PN-81/M-42364 odchylenie głowicy rurki od kierunku przepływu w niezabudowanej strudze o kąt 14^o nie wpływa znacząco na pomiar ciśnienia dynamicznego, powodując błąd wskazania rzędu 1,5%. Różnice ciśnień, jakie mierzy się przy użyciu rurek spiętrzających, są niewielkie i zwykle do tego celu używamy mikromanometrów różnicowych. Ze względu na niewielką średnicę otworu pomiarowego istnieje niebezpieczeństwo zatkania się rurki przy przepływie płynów zanieczyszczonych. Rurki spiętrzające są łatwe w obsłudze, montażu i demontażu, są przydatne do pomiaru prędkości w przewodach o dużych średnicach, a zwłaszcza w przewodach o przekroju różnym od kołowego. Podobnie jak zwężki, mogą być używane przy znormalizowanej konstrukcji do pomiaru strumienia płynu bez uprzedniego wzorcowania.

W przemyśle spożywczym rurki spiętrzające znalazły zastosowanie w pomiarach ilości przepływającego powietrza (suszarnie, klimatyzacja, kotły) oraz w pomiarach ilości spalin w kotle (tzw. ciągu).

Rys. 3. Krzywa błędu rurki Prandtla (r), sondy do pomiaru ciśnienia statycznego (s) i rurki Pitota (t)

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 4. Schemat stanowiska do pomiarów kierunkowej charakterystyki sondy Prandtla.

4. Przebieg ćwiczenia:

Kolejność wykonania czynności pomiarowych:

1. Zapoznać się z budową oraz zasadą działania sondy Prandtla oraz manometrów.

2. Wyzerować wskazania manometru elektronicznego.

3. Ustawić sondę Prandtla w położeniu równoległym do kierunku przepływu (kąt 0º).

4. Uruchomić wentylator.

5. Odczytać wartość ciśnienia dynamicznego z manometru elektronicznego.

6. Zmienić położenie sondy o kąt 2º.

7. Odczytać wartość ciśnienia dynamicznego z manometru elektronicznego.

8. Powtórzyć czynności 6 i 7 zmieniając kąt ustawienia sondy o 2 stopnie, w kierunku dodatnim.

9. Powtórzyć czynności 3, 6, 7 zmieniając kąt ustawienia sondy o 2 stopnie, w kierunku ujemnym.

10. Pomiary ciśnienia dynamicznego zapisać w tabeli.

11. Wyłączyć wentylator.

12. Odczytać ciśnienie powietrza z barometru rtęciowego oraz temperaturę i wilgotność z wykorzystaniem Psychrometru Assmanna.

13. Zapisać błędy wielkości mierzonych.

5. Tabela pomiarowo - obliczeniowa

Nr	pa=……[mmHg]		T=……[K]			=……[-]
			Pd		v	v
		[ş]	[Pa]		[m/s]	[m/s]		[%]
1	30
2	28
3	26
4	24
5	22
6	20
7	18
8	16
9	14
10	12
11	10
12	8
13	6
14	4
15	2
16	0
17	-2
18	-4
19	-6
20	-8
21	-10
22	-12
23	-14
24	-16
25	-18
26	-20
27	-22
28	-24
29	-26
30	-30

6. Przygotowanie sprawozdania:

1. Wyznaczyć prędkość przepływu powietrza oraz błędy prędkości, przyjąć dokładność manometru elektronicznego równą ±1 [Pa].

2. W sprawozdaniu porównać wyniki pomiarów ciśnień z norma PN-81/M-42364.

3. Narysować wykres zależności Pd=f(
   ).

4. Przeprowadzić analizę błędów wielkości wyliczonych.

Literatura

1. Bukowski J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1969.

2. Jeżowiecka-Kabsch K., Szewczyk H.: Mechanika płynów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej Wrocław 2001

3. Prosnak W.J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1970.

4. PN-81/M-42364

Ćwiczenie 2

Wyznaczanie krytycznej liczby Reynoldsa
dla przewodu o przekroju kołowym

1. Cel ćwiczenia:

1. Zapoznanie się z metodami i przyrządami do wyznaczenia krytycznej liczby Reynoldsa.

2. Wyznaczenie przedziału krytycznej liczby Reynoldsa dla wody przepływającej przez rurę o przekroju kołowym.

2. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie krytycznej liczby Reynoldsa dla przepływu wody przez przewód o kołowym przekroju poprzecznym.

Występowanie dwóch różnych form ruchu płynu, które są nazywane dzisiaj powszechnie przepływem laminarnym i turbulentnym, wykazane zostało po raz pierwszy przez O. Reynoldsa, który wyniki doświadczeń opublikował w latach 1884-1896.

Reynolds badał strukturę przepływu płynu wprowadzając strugę barwnika do kołowej rury, którą przepływała woda. Na podstawie obserwacji zachowania barwnej smugi Reynolds wysunął wniosek o istnieniu dwóch różnych jakościowo form ruchu płynu - laminarnego gdy prędkość przepływu wody w rurze była odpowiednio mała i struga barwnika poruszała się równolegle do ścianki rury nie wykazując śladów dyfuzji w kierunku poprzecznym oraz turbulentnego gdy prędkość przepływu w rurze przekroczyła pewną wartość krytyczną i smuga barwnika ulegała gwałtownemu rozmyciu, co oznaczało, że występują wówczas składowe prędkości prostopadłe do osi przepływu.

Reynolds zauważył również, że przejście od przepływu laminarnego do turbulentnego zależy nie tylko od prędkości przepływającego płynu, lecz także od jego lepkości i średnicy rury oraz że przejście laminarno-turbulentne w przepływie w rurze zachodzi przy tej samej wartości bezwymiarowego wyrażenia:

gdzie:
- uśredniona w przekroju poprzecznym prędkość płynu, [m/s],

d - średnica rury, m,

v - kinematyczny współczynnik lepkości płynu, [m²/s].

Poniżej wartości Re=2300 ruch w przewodzie jest laminarny.

Późniejsze badania wykazały, ze przejście od ruchu laminarnego do turbulentnego w przewodzie o przekroju kołowym w zasadzie zależy od warunków przepływowych i zawiera się w granicach: 2320 < Re < 50000. Wartość Re = 50000 nazywana jest czasami górną krytyczną wartością liczby Reynoldsa (Re_kr2), zaś Re = 2320 - dolną krytyczną wartością (Re_kr1). Poniżej Re_kr1 występuje tylko ruch laminarny. W praktyce inżynierskiej przyjmuje się, że dla Re > 2300, przepływ jest turbulentny, ponieważ dotyczy to w przeważającej liczby przepływów cieczy w przewodach, dlatego tez ta wartość nazywa się potocznie krytyczną liczbą Reynoldsa.

Przepływ laminarny i turbulentny to dwie jakościowo różne formy ruchu płynu. W przepływie laminarnym dowolna funkcja hydrodynamiczna H jest równa funkcji uśrednionej:

(1)

podczas gdy w przepływie turbulentnym pojawia się dodatkowa składowa fluktuacyjna h o charakterze losowym:

(2)

Istnienie fluktuacji prędkości wywołuje intensywny transport pędu w kierunku poprzecznym do osi przepływu, co prowadzi do obrazu rozmywania się strugi w tymże doświadczeniu oraz wyraźnego ujednorodnienia rozkładu prędkości w porównaniu z przepływem laminarnym.

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 1. Schemat stanowiska do wyznaczania krytycznej liczby Reynoldsa.

4. Przebieg ćwiczenia:

Kolejność wykonania czynności pomiarowych:

1. Zapoznać się z budową oraz zasadą działania aparatury.

2. Włączyć podświetlenie stanowiska.

3. Odkręcić zawór zasilający z sieci bieżącej wody na wartość przy krytej wodomierz zacznie wskazywać obserwowalną wartość przepływu.

4. Ustawić zawór czynnika barwiącego na wartość, przy którym prędkość przepływu wody w róże będzie równa prędkości wypływu barwnika z rurki zasilającej w barwnik.

5. Zmierzyć stoperem czas wypływu jednego decymetra sześciennego wody przez wodomierz.

6. Określić wizualnie czy przepływ jest laminarny czy turbulentny.

7. Jeśli po zmianie natężenia przepływu wody stwierdzimy, że przepływ jest turbulentny należy zakręcić zawór zasilający z sieci bieżącej wody i zawór czynnika barwiącego i przejść do punktu 8, w przeciwnym wypadku należy zwiększyć natężenie przepływu wody w układzie odkręcając zawór zasilający z sieci bieżącej wody o kilka stopni a następnie powtórzyć czynności 4, 5, 6.

8. Powtórzyć czynności 3, 4, 5, 6, 7 cyklu pomiarowego dwukrotnie starając się zawęzić przedziały zmian natężenia przepływu.

9. Wyłączyć podświetlenie stanowiska.

10. Zapisać błędy wielkości mierzonych w Tabeli:

5. Tabela pomiarowo-obliczeniowa

Lp.	T=……[ºC]			d=……[mm]				v=……[m^2/s]
			t	Q		V	Re	Rysunek barwnej strugi
		[dm^3]	[s]	[m^3/s]		[m/s]	[-]	[-]
1. 2. 3. …

6. Sprawozdanie:

1. Wyznaczyć przedział przejścia przepływu laminarnego w turbulentny (krytycznej liczby Reynoldsa) dla każdego z trzech cykli pomiarowych.

2. Przeprowadzić analizę błędów wielkości wyliczonych.

Ćwiczenie 3

Wyznaczanie reakcji strumienia cieczy na płaską płytkę

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie reakcji hydrodynamicznej wywieranej przez strumień na płaską płytkę, a następnie porównanie wyników doświadczenia z wartością reakcji uzyskaną na drodze teoretyczno-obliczeniowej.

2. Wprowadzenie

Siłę, z jaką strumień cieczy działa na przeszkodę ustawioną w linii jego działania nazywamy reakcją hydrodynamiczną, która jest sumą geometryczną elementarnych reakcji wywieranych przez poszczególne cząstki poruszającej się masy ciekłej.

Rozpatrujemy strumień cieczy napływający stycznie na zakrzywioną nieruchomą ściankę w sposób przedstawiony schematycznie na rysunku 1. Wprowadzamy następujące założenia:

- ruch cieczy jest ustalony,

- rozkład prędkości w poprzecznym przekroju strumienia jest jednorodny,

- strumień porusza się w ośrodku nie wywierającym wpływu na przebieg zjawiska,

- pomija się siły tarcia pomiędzy spływającym strumieniem a powierzchnią ściany,

- pomija się siły ciężkości działające na elementy cieczy strumienia.

Przy powyższych założeniach prędkość strumienia wzdłuż ścianki nie ulega zmianie, można zapisać (rys. 1):

Rys. 1. Reakcja strumienia na stycznie zakrzywioną nieruchomą ścianę

Jedyną siłą zewnętrzną wywołującą zmianę pędu jest siła oddziaływania
zakrzywionej płyty i zachodzi wówczas następująca równość:

Z zasady zmiany ilości ruchu (zmiany pędu) wynika, że dla cieczy o gęstości ρ i strumieniu objętości Q zmiana pędu między przekrojami kontrolnymi 0 - 0 i 1 - 1 będzie wynosiła [1]:

(1)

Równanie wektorowe (1) może być zapisane w postaci dwóch równań skalarnych na składowe siły reakcji R = (R_x, R_y):

(2)

Zgodnie z rysunkiem 1 składowe prędkości
wynoszą odpowiednio:

co prowadzi do następujących zapisów składowych reakcji:

(3)

Moduł reakcji wypadkowej wynosi zatem:

(4)

Jeśli strumień płynu uderza w płaską płytkę ustawioną prostopadle do osi strumienia (rys. 2), to upraszczają się wyrażenia definiujące odpowiednie składowe prędkości.

Rys. 2. Reakcja strumienia przy napływie na płaską płytkę ustawioną prostopadle

co po wykorzystaniu związków (2) pozwala określić składowe reakcji hydrodynamicznej strumienia:

(5)

Ale ponieważ strumień po uderzeniu w płytę rozdziela się promieniowo symetrycznie względem osi x, więc elementarne składowe poprzeczne siły hydrodynamicznej znoszą się i wypadkowa poprzeczna równa się zeru:

R_y = 0

wówczas moduł reakcji wypadkowej równy jest jej składowej poziomej:

R = R_x = ρQV (6)

Wyznaczanie siły reakcji hydrodynamicznej w oparciu o zasadę prac przygotowanych

Siły działające na badany układ zaznaczone zostały schematycznie na rysunku 4. Do obliczeń wykorzystana zostanie teraz zasada prac przygotowanych [2], stosowana często w klasycznej mechanice ciała stałego, zgodnie z którą:

warunkiem koniecznym i wystarczającym równowagi układu materialnego jest, aby suma prac przygotowanych wszystkich sił czynnych i reakcji więzów przy dowolnym przemieszczeniu przygotowanym układu była równa zeru. Zapisać to można równaniem:

Reakcji strumienia cieczy R przeciwdziałają siły ciężkości m · g elementów ruchomych, które można przyłożyć w ich środkach ciężkości (dla uproszczenia pomijamy siły reakcji więzów). Elementarne przesunięcia prętów o kąt δ pod wpływem oddziaływania strumienia cieczy powodują przesunięcie ich środków ciężkości.

Przesunięcia przygotowane sił w kierunkach ich działania (zgodnie z rysunkiem 4) wynoszą odpowiednio:

- dla siły ciężkości odpowiadającej prętom pionowym (m_pr · g):

- dla siły ciężkości płytki z ramką (m_p + m_r)g:

- dla siły reakcji R:

Rys. 4. Schemat działania sił na elementy ruchome stanowiska

Równanie bilansu prac przygotowawczych, pomijając siły tarcia, wynosi:

co po uproszczeniu prowadzi do zależności:

(7)

gdzie: m_pr - masa prętów, [kg],

m_p - masa płytki, [kg],

m_r - masa ramki, [kg],

g = 9,81 m/s² - przyspieszenie ziemskie,

 - kąt wychylenia układu.

Dla wyżej podanych wartości mas poszczególnych elementów układu można określić wielkość siły R, która jest wyłącznie funkcją kąta  według zależności:

(8)

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys.5 Schemat stanowiska badawczego służącego do wyznaczania reakcji hydrodynamicznej

Schemat stanowiska badawczego służącego do wyznaczania reakcji strumienia przedstawiono na rysunku 5. Płyta 1 pod wpływem reakcji strumienia cieczy wypływającej z dyszy 3 przemieszcza się, przy czym układ prętów 4 zapewnia utrzymanie prostopadłego położenia płyty względem napływającego strumienia cieczy. Wielkość odchylenia prętów można odczytać za pomocą wskaźnika 5, a strumień objętości cieczy mierzony na wodomierzu 8 można zmieniać przy pomocy zaworu 7.

5. Metodyka pomiarów

Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy sprawdzić, czy układ prętów wychyla się swobodnie. Pomiar należy przeprowadzić dla dziewięciu ustalonych przez prowadzącego wartości wychylenia płytki notując każdorazowo w tabeli pomiarowej wartość strumienia objętości wody odpowiadającą ustalonemu kątowi wychylenia. Cały cykl pomiarowy powtórzyć należy trzykrotnie, biorąc do dalszych obliczeń średnią wartość strumienia wody dla każdego z ustalonych wychyleń kątowych.

6. Metodyka obliczeń

Na podstawie danych pomiarowych uzyskanych w trakcie doświadczenia przy wszystkich dziewięciu położeniach płytki, obliczamy wartości siły reakcji ze wzoru (8). Rezultat powyższych obliczeń porównać należy z wielkościami obliczonymi według zależności (6), którą można przekształcić do wygodniejszej postaci:

(9)

gdzie: Q - uśredniony strumień objętości wody, m³/s,

ρ - masa właściwa wody, kg/m³,

d - średnica otworu dyszy (dla omawianego stanowiska d = 0,005 m).

Porównując reakcje R obliczone dwoma omawianymi metodami określić należy względną różnicę ich wartości, która wynosi:

(10)

Sprawozdanie z ćwiczenia należy uzupełnić analizą wyników i własnymi spostrzeżeniami.

Tabela pomiarowo-obliczeniowa

Lp.		t	Q	Q	R	R
		[º]	[s]	[dm^3/s]	[m^3/s]	[N]	[N]	[%]
1. 2. 3. …

Literatura

1. Bukowski J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1969.

2. Leyko J.: Mechanika ogólna, PWN, Warszawa 1976.

3. Prosnak W.J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1970.

Ćwiczenie 4

Wyznaczanie współczynników start miejscowych λ i lokalnych ξ.

Cel ćwiczenia:

1. Wyznaczenie współczynników strat liniowych λ w przewodzie oraz start lokalnych ξ na kolanku.

2. Porównanie wyznaczonych start lokalnych z wykresem Stantona, Nikuradsego dla rury gładkiej o przekroju kołowym.

1. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest określenie wykresu piezometrycznego oraz praktyczne wyznaczenie współczynników strat liniowych  i miejscowych podczas przepływu wody przez rurociąg.

Zagadnienia przepływu cieczy przewodem zamkniętym, tzn. takim, którego dowolny przekrój poprzeczny jest całkowicie wypełniony cieczą, mają niezmiernie istotne i oczywiste znaczenie w technice.

Przepływ, którego schemat obrazuje rys. 1, traktowany będzie jako ustalony i jednowymiarowy, co oznacza, że dla jego wyznaczenia na pewnym odcinku przewodu (ograniczonym przekrojami 1-1
i 2-2) wystarczą dwa podstawowe równania:

- ciągłości

(1)

- Bernoulliego dla cieczy rzeczywistej

(2)

gdzie: Q - strumień objętości przepływu cieczy,

F - pole przekroju,

U - prędkość średnia,

p - ciśnienie statyczne,

z - wysokość położenia,

ρ - gęstość przepływającej cieczy,

g - przyspieszenie ziemskie,

h_s1-2 - wysokość strat hydraulicznych na odcinku 1-2.

Zgodnie z zasadą superpozycji, łączna wielkość strat hydraulicznych jest traktowana jako suma strat tarcia i strat miejscowych na poszczególnych charakterystycznych odcinkach przewodu, pomijając ich wzajemne oddziaływania, co ująć można związkiem:

(3)

gdzie:  - współczynnik strat tarcia,

 - współczynnik straty miejscowej,

l - długość przewodu,

d - średnica przewodu.

Założenie takie znacznie upraszcza obliczenia, nie prowadząc przy tym do poważniejszych błędów w większości przypadków mających znaczenie praktyczne [2].

Współczynnik strat tarcia 

Pomiary współczynnika strat tarcia  należą do najstarszych badań doświadczalnych w dziedzinie mechaniki płynów. W szczególności badania te dowiodły, że współczynnik straty tarcia zależy w pierwszym rzędzie od kształtu geometrycznego przewodu, a ponadto od chropowatości względnej i liczby Reynoldsa. Wpływ tych dwu ostatnich wielkości dla przewodu kołowego przedstawia rys. 2, zwany wykresem Nikuradsego.

Rys. 1. Zależność współczynnika strat tarcia  od chropowatości względnej i liczby Reynoldsa dla przewodu kołowego

Parametrem poszczególnych linii (Re) jest chropowatość względna, definiowana jako stosunek wysokości lokalnych nierówności s do promienia rury r.

Badania prowadzone przez Nikuradsego wykazały brak zależności współczynnika strat od chropowatości ścianek dla przepływów laminarnych Re < 2300 oraz dobra zgodność danych doświadczalnych z wzorem otrzymanym na drodze analitycznej:

(4)

w oparciu o prawo Hagena i Poiseulle'a.

W strefie przejściowej, Re>2300 linia (Re) dla rury gładkiej z dobrym przybliżeniem odpowiada linii wyznaczonej według tzw. wzoru Blasiusa:

(5)

Badania wykazały, ze wzór Blasiusa (5) można stosować do obliczenia współczynnika strat w rurach gładkich i chropowatych, jeżeli r/s > 500 w zakresie:

Dla rur o większej chropowatości, przy przepływach o liczbie Re > Re_kr1, współczynnik  wyraźnie zależy od chropowatości rurociągu.

Istnieje bardzo wiele formuł półempirycznych, opartych z jednej strony na przybliżonych teoriach ruchu turbulentnego, a z drugiej na wynikach doświadczeń. Formuły te określające (Re, r/s) podaje literatura [2-4], jednak podczas korzystania z nich należy przeprowadzić krytyczną analizę podobieństwa warunków przepływu dla konkretnego przypadku.

1.2. Współczynnik strat miejscowych 

Wartości współczynnika strat miejscowych (lokalnych)  wyznacza się niemal wyłącznie metodami doświadczalnymi, głównie ze względu na skomplikowany obraz przepływu wewnątrz elementów (przeszkód), w których te straty zachodzą. Główną przyczyną powstawania współczynnika strat miejscowych są lokalne zawirowania płynu spowodowane obecnością przeszkody.

Przykładowe wartości współczynnika strat miejscowych w funkcji geometrii przeszkody umieszczono na Rysunku 2.

Rysunek 2. Wartości współczynnika strat dla wybranych przeszkód.

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys 3. Schemat stanowiska do wyznaczania współczynników start miejscowych λ i lokalnych ξ.

Kolejność wykonania czynności pomiarowych:

1. Zapoznać się z budową oraz zasadą działania stanowiska.

2. Włączyć jeden wentylator zasilający.

3. Ustawić przepustnic regulacyjną tak, żeby ciśnienie dynamiczne wynosiło około 1 cm H₂O.

4. Odczytać i zapisać wartość ciśnienia dynamicznego z manometru podłączonego do sondy Prandtla M3.

5. Odczytać i zapisać wartości ciśnień z manometru mierzącego spadek ciśnienia na długości przewodu M2.

6. Odczytać i zapisać wartości ciśnień z manometru mierzącego spadek ciśnienia na kolanku M1.

7. Zwiększyć otwarcie przepustnicy ewentualnie włączyć kolejny wentylator zasilający tak, żeby ciśnienie dynamiczne wzrosło o 10 [mm H₂O].

8. Powtórzyć czynności 4, 5, 6, 7 do osiągnięcia ciśnienia dynamicznego z końca zakresu pomiarowego manometru tj. około 200 [mm H₂O].

9. Wyłączyć wentylatory zasilające.

10. Odczytać odległość pomiędzy punktami pomiaru spadku ciśnienia na przewodzie, średnicę przewodu, oraz promień krzywizny kolanka.

11. Odczytać ciśnienie powietrza z barometru rtęciowego oraz temperaturę i wilgotność z wykorzystaniem Psychrometru Assmanna.

12. Zapisać błędy wielkości mierzonych.

5. Tabela pomiarowa

Lp.	pa=……[mmHg]	T=……[K]		=……[-]
		d=……[mm]		L=……[mm]
		[mm H2O]
1. 2. 3. …

6. Tabela obliczeniowa

Lp.	v	Re
		[m/s]	[-]	[-]	[-]	[-]	[-]
1. 2. 3. …

Przygotowanie sprawozdania:

1. Wyliczyć współczynniki start liniowych λ różnych liczb Reynoldsa.

2. Wyliczyć współczynniki lokalnych ξ dla kolanka.

3. Przeprowadzić analizę błędów wielkości wyliczonych.

4. Porównać wyznaczone współczynnik strat lokalnych z wykresem Stantona, Nikuradsego.

Literatura

1. Bukowski J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1960.

2. Prosnak W.J.: Mechanika płynów, PWN, Warszawa 1971.

3. Troskolański T.A.: Hydromechanika, WNT, Warszawa 1967.

4. Walden H., Stasiak J.: Mechanika cieczy i gazów, Arkady, Warszawa 1971.

10

---