POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW	Przepływ przez zwężkę Venturiego	Numer Ćwiczenia: 4.13
ZBIGNIEW STEMPIN MECHANICZNO-ENERGETYCZNY II rok	Data wykonania ćwiczenia:	Data i ocena:
UWAGI PROWADZĄCEGO:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie rozkładu ciśnień w zwężce Venturiego oraz porównanie wyników z rozkładem ciśnień otrzymanych z obliczeń.

2. Schemat stanowiska.

P - pompa, K - zwężka Venturiego, A - zbiornik mierniczy, B - zbiornok cyrkulacyjny,

S - sekundomierz, M. - bateria manometrów hydrostatycznych, Z₁ - zawór regulacyjny,

Z₂ - zawór spustowy

Opis ćwiczenia.

Za pomocą zaworu Z₁ regulujemy przepływ cieczy przez zwężkę Venturiego, i mierzymy czas w jakim określona ilość cieczy przepłynie ze zbiornika B, przez zwężkę do zbiornika A. Mierzymy również różnice wysokości cieczy manometrycznych w baterii manometrów. Zawór Z₂ służy do opróżnienia zbiornika A.

Schemat zwężki Venturiego.

4,6 12,6 12,3 12,3 12,6 12,6 12,4 11,2 10,8 5,4

3. Wzory

Równanie Bernouliego

Q = A⋅V Q = ilość cieczy przepływającej / czas przepływu

- wysokość ciśnienia

z - wysokość położenia

- wysokość prędkości

V - prędkość płynu

V₁ - prędkość płynu w przekroju 1

Q - strumień przepływu

D - średnica przekroju 1

d(x), V(x) - średnica i średnia prędkość w przekroju x

Δh_x - różnica wysokości ciśnienia w przekroju x względem przekroju 1

p₁ - ciśnienie statyczne w przekroju 1

κ - współczynnik kontrakcji

- różnica obliczonej i zmierzonej wysokości ciśnienia w przekroju 2

4. Tabele pomiarowe.

nr przekroju	X	dx
	Mm	Mm
1	0	20,0
3	5,4	18,0
4	16,2	14,2
2	0	11,9
5	5,8	12,5
6	18,4	13,9
7	31,0	15,3
8	43,3	16,7
9	55,6	18,1
10	68,2	19,5
11	72,8	20,0

Średnice poszczególnych przekrojów zwężki Ventutiego

przekroje od 5-11, x - odległość danego przekroju od 2

przekroje 3 oraz 4, x - odległość od przekroju 1

Obliczenia teoretycznej różnicy wysokości ciśnień Δh_x oraz współczynnika kontrakcji κ.

Dla pierwszego przepływu.

nr przekroju	Odczytana wysokość ciśnienia	Obliczona prędkość strugi Vx	Δhx	κ
		Mm	M/s		mm
1	672	1,108	0
3	625	1,360	31
4	476	2,215	187
2	185	3,129	436	0,397
5	252	2,815	3
6	385	2,278	201
7	488	1,881	117
8	528	1,585	65
9	561	1,355	31
10	589	1,166	6
11	603	1,108	0

Obliczenia teoretycznej różnicy wysokości ciśnień Δh_x oraz współczynnika kontrakcji κ.

Dla drugiego przepływu.

nr przekroju	Odczytana wysokość ciśnienia	Obliczona prędkość strugi Vx	Δhx	κ
		Mm	M/s		mm
1	563	0,773	0
3	549	0,856	6,9
4	474	1,533	89
2	326	2,183	212,43	0,797
5	353	1,978	168,95
6	424	1,600	100,02
7	460	1,320	58,35
8	485	1,108	32,11
9	496	0,943	14,86
10	508	0,813	3,23
11	518	0,773	0

5. Przykładowe obliczenia.

Δh = Δh₁₂ - Δh₂ = 351 - 212,43 = 138,57 = 0,13857 m.

= 0,797

Rozkład wysokości ciśnienia wzdłuż zwężki Venturiego.

1 3 4 2 5 6 7 8 9 10 11

22,4 11,6 72,8

6. Wnioski.

W badanym ćwiczeniu doświadczalnie wyznaczaliśmy rozkład ciśnień w zwężce Venturiego oraz porównywaliśmy wyniki z rozkładem ciśnień otrzymanych z obliczeń. Jak wynika z tabeli pomiarowej obliczona prędkość strugi rosła do przekroju nr 2 , a następnie malała do wartości początkowej. Z wykresu widzimy , że różnice rozkładu wysokości ciśnień otrzymanych z wyników pomiarów i z równania Bernouliego są dobrze widoczne po przekroczeniu przekroju 2.

Wynika z tego, że ciśnienie po przejściu przez zwężkę jest mniejsze od ciśnienia przed zwężką wskutek znacznych strat energii. Zjawiskiem towarzyszącym przepływowi płynu przez zwężenia jest tzw. kontrakcja strugi, czyli dodatkowe przewężenie wynikające z działania sił bezwładności. W przekroju, w którym występuje kontrakcja strugi, prędkość jest większa niż to wynika z obliczeń przeprowadzonych dla średnicy przewodu, ponieważ pole przekroju strugi jest mniejsze od pola przekroju przewodu.

B

Z₂

A

P

M

Z₂

S

K

D = 20

dx

d = 11,9

dx

72,5

106,5

22,4

11

10

9

8

6

5

2

4

3

7

1

x

L

x

0

x

l

x

0

wg równania Bernouliego

wyniki pomiarów

h, mm

---