SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ |
|||||
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ |
LABORATORIUM HYDROMECHANIKI |
||||
Ćwiczenie nr: |
1 |
Rodzaj studiów: ZSZ PF 34
Pluton: 4
Grupa: A3
|
Imię i nazwisko |
Ocena |
|
Temat: Określanie wydatku powietrza w przepływie osiowo - symetrycznym |
|
mł. asp. Waldemar Hołownia |
|
||
Prowadzący: st. kpt. dr inż. Jerzy Gałaj |
Data wykonania: 06.04.2008 r. |
Data złożenia: 19.04.2008 r. |
|||
Ćwiczenie poprawione
- SGSP - Warszawa - kwiecień 2008 -
1.Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie wydatku powietrza na podstawie rozkładu prędkości w przepływie osiowo-symetrycznym wyznaczonego przy pomocy rurki Prandtla, a następnie jego porównanie z wartością wydatku wyliczoną na podstawie pomierzonej różnicy ciśnienia na kryzie.
2.Schemat stanowiska pomiarowego
Stanowisko pomiarowe składa się z pomiarowej rury poziomej, pionowej rury z kryzą. Przepływ powietrza jest wymuszony wentylatorem odśrodkowym, napędzanym silnikiem elektrycznym. Regulację wydatku uzyskuje się poprzez zmianę położenia regulatora wydatku.
Ciśnienie dynamiczne jest mierzone rurką Prandtla, która jest przesuwana w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku przepływu. Do kontroli ustawienia rurki pomiarowej względem ścianki rury służy odpowiednia podziałka. Mikromanometr jest połączony różnicowo z rurką Prandtla. Ciśnienie różnicowe na kryzie jest wskazywane przez drugi mikromanometr.
3.Tabela pomiarów
1. pierwszy pomiar:
Lp. |
r [mm] |
ΔpP [mbar] |
Δpk [mbar] |
w(r) [m/s] |
|
0 |
0,063 |
0,166 |
3,1 |
||
10 |
0,061 |
0,168 |
3,0 |
||
20 |
0,059 |
0,165 |
3,0 |
||
25 |
0,058 |
0,165 |
2,9 |
||
30 |
0,055 |
0,165 |
2,9 |
||
34 |
0,054 |
0,167 |
2,9 |
||
36 |
0,051 |
0,168 |
2,8 |
||
38 |
0,050 |
0,166 |
2,8 |
||
40 |
0,046 |
0,167 |
2,7 |
||
42 |
0,042 |
0,170 |
2,6 |
||
45 |
0,038 |
0,168 |
2,4 |
||
2. pomiar drugi:
Lp. |
r [mm] |
ΔpP [mbar] |
Δpk [mbar] |
w(r) [m/s] |
|
0 |
0,238 |
0,650 |
6 |
||
10 |
0,240 |
0,650 |
6 |
||
20 |
0,241 |
0,656 |
6 |
||
30 |
0,235 |
0,660 |
5,9 |
||
34 |
0,220 |
0,660 |
5,7 |
||
36 |
0,221 |
0,655 |
5,8 |
||
38 |
0,209 |
0,660 |
5,6 |
||
40 |
0,195 |
0,654 |
5,5 |
||
42 |
0,183 |
0,655 |
5,3 |
||
44 |
0,165 |
0,644 |
5,0 |
||
46 |
0,141 |
0,660 |
4,6 |
||
3. pomiar trzeci:
Lp. |
r [mm] |
ΔpP [mbar] |
Δpk [mbar] |
w(r) [m/s] |
|
0 |
0,429 |
1,207 |
8 |
||
10 |
0,438 |
1,180 |
8 |
||
20 |
0,443 |
1,170 |
8 |
||
30 |
0,441 |
1,200 |
8 |
||
34 |
0,412 |
1,160 |
7,9 |
||
36 |
0,410 |
1,190 |
7,9 |
||
38 |
0,371 |
1,197 |
7,5 |
||
40 |
0,352 |
1,190 |
7,3 |
||
42 |
0,315 |
1,170 |
7,2 |
||
44 |
0,302 |
1,180 |
6,8 |
||
46 |
0,260 |
1,180 |
6,2 |
||
4. pomiar czwarty:
Lp. |
r [mm] |
ΔpP [mbar] |
Δpk [mbar] |
w(r) [m/s] |
|
0 |
0,555 |
1,480 |
9,2 |
||
10 |
0,527 |
1,480 |
9,1 |
||
20 |
0,504 |
1,467 |
8,7 |
||
30 |
0,450 |
1,480 |
8,3 |
||
34 |
0,440 |
1,470 |
8,0 |
||
36 |
0,425 |
1,470 |
8,0 |
||
38 |
0,405 |
1,470 |
7,8 |
||
40 |
0,380 |
1,464 |
7,4 |
||
42 |
0,371 |
1,470 |
7,1 |
||
44 |
0,340 |
1,470 |
6,8 |
||
46 |
0,271 |
1,458 |
6,5 |
||
4. Tabela obliczeniowa:
a) pierwszy pomiar:
Lp. |
r [mm] |
w [m/s] |
wt, [m/s] |
Δw |
r⋅w(r) [m2/s] |
F [cm2] |
Qrz [m³/s] |
Qt [m³/s] |
α |
0 |
3,1 |
3,2 |
0,1 |
0 |
0 |
0 |
0,032 |
0 |
|
10 |
3,0 |
3,15 |
0,15 |
0,03 |
1,5 |
0,038 |
0,032 |
1,19 |
|
20 |
3,0 |
3,1 |
0,1 |
0,06 |
6 |
0,15 |
0,032 |
4,69 |
|
25 |
2,9 |
3,1 |
0,2 |
0,0725 |
9,0625 |
0,227 |
0,032 |
7,09 |
|
30 |
2,9 |
3 |
0,1 |
0,087 |
13,05 |
0,326 |
0,032 |
10,19 |
|
34 |
2,9 |
3 |
0,1 |
0,0986 |
16,762 |
0,419 |
0,032 |
13,09 |
|
36 |
2,8 |
2,9 |
0,1 |
0,1008 |
18,144 |
0,453 |
0,032 |
14,16 |
|
38 |
2,8 |
2,9 |
0,1 |
0,1064 |
20,216 |
0,505 |
0,032 |
15,78 |
|
40 |
2,7 |
2,8 |
0,1 |
0,108 |
21,6 |
0,54 |
0,032 |
16,88 |
|
42 |
2,6 |
2,6 |
0 |
0,1092 |
22,932 |
0,573 |
0,033 |
17,37 |
|
45 |
2,4 |
2,5 |
0,1 |
0,108 |
24,3 |
0,608 |
0,032 |
19 |
b) drugi pomiar:
Lp. |
r [mm] |
w [m/s] |
wt, [m/s] |
Δw |
r⋅w(r) [m2/s] |
F [cm2] |
Qrz [m³/s] |
Qt [m³/s] |
α |
0 |
6 |
6,2 |
0,2 |
0 |
0 |
0 |
0,064 |
0 |
|
10 |
6 |
6,2 |
0,2 |
0,06 |
3 |
0,075 |
0,064 |
1,17 |
|
20 |
6 |
6,3 |
0,3 |
0,12 |
12 |
0,3 |
0,064 |
4,69 |
|
30 |
5,9 |
6,2 |
0,3 |
0,177 |
26,55 |
0,664 |
0,064 |
10,38 |
|
34 |
5,7 |
6 |
0,3 |
0,1938 |
32,946 |
0,824 |
0,064 |
12,88 |
|
36 |
5,8 |
6 |
0,2 |
0,2088 |
37,584 |
0,94 |
0,064 |
14,69 |
|
38 |
5,6 |
5,8 |
0,2 |
0,2128 |
40,432 |
1,011 |
0,064 |
15,8 |
|
40 |
5,5 |
5,6 |
0,1 |
0,22 |
44 |
1,1 |
0,064 |
17,19 |
|
42 |
5,3 |
5,5 |
0,2 |
0,2226 |
46,746 |
1,169 |
0,064 |
18,27 |
|
44 |
5,0 |
5,2 |
0,2 |
0,22 |
48,4 |
1,21 |
0,064 |
18,91 |
|
46 |
4,6 |
4,8 |
0,2 |
0,2116 |
48,668 |
1,217 |
0,064 |
19,02 |
b) trzeci pomiar:
Lp. |
r [mm] |
w [m/s] |
wt, [m/s] |
Δw |
r⋅w(r) [m2/s] |
F [cm2] |
Qrz [mł/s] |
Qt [mł/s] |
α |
0 |
8 |
8,4 |
0,4 |
0 |
0 |
0 |
0,087 |
0 |
|
10 |
8 |
8,4 |
0,4 |
0,08 |
4 |
0,1 |
0,086 |
1,16 |
|
20 |
8 |
8,4 |
0,4 |
0,16 |
16 |
0,4 |
0,086 |
4,65 |
|
30 |
8 |
8,4 |
0,4 |
0,24 |
36 |
0,9 |
0,087 |
10,34 |
|
34 |
7,9 |
8,2 |
0,3 |
0,2686 |
45,662 |
1,142 |
0,086 |
13,28 |
|
36 |
7,9 |
8,1 |
0,2 |
0,2844 |
51,192 |
1,28 |
0,086 |
14,88 |
|
38 |
7,5 |
7,8 |
0,3 |
0,285 |
54,15 |
1,354 |
0,086 |
15,74 |
|
40 |
7,3 |
7,6 |
0,3 |
0,292 |
58,4 |
1,46 |
0,086 |
16,98 |
|
42 |
7,2 |
7,2 |
0 |
0,3024 |
63,504 |
1,588 |
0,086 |
18,47 |
|
44 |
6,8 |
7,0 |
0,2 |
0,2992 |
65,824 |
1,646 |
0,086 |
19,14 |
|
46 |
6,2 |
6,5 |
0,3 |
0,2852 |
65,596 |
1,64 |
0,086 |
19,07 |
b) czwarty pomiar:
Lp. |
r [mm] |
w [m/s] |
wt, [m/s] |
Δw |
r⋅w(r) [m2/s] |
F [cm2] |
Qrz [mł/s] |
Qt [mł/s] |
α |
0 |
9,2 |
9,5 |
0,3 |
0 |
0 |
0 |
0,096 |
0 |
|
10 |
9,1 |
9,3 |
0,2 |
0,091 |
4,55 |
0,11 |
0,096 |
1,15 |
|
20 |
8,7 |
9,1 |
0,4 |
0,174 |
17,4 |
0,44 |
0,096 |
4,58 |
|
30 |
8,3 |
8,6 |
0,3 |
0,249 |
37,35 |
0,93 |
0,096 |
9,69 |
|
34 |
8,0 |
8,5 |
0,5 |
0,272 |
46,24 |
1,16 |
0,096 |
12,08 |
|
36 |
8,0 |
8,3 |
0,3 |
0,288 |
51,84 |
1,3 |
0,096 |
13,54 |
|
38 |
7,8 |
8,1 |
0,3 |
0,2964 |
56,316 |
1,41 |
0,096 |
14,69 |
|
40 |
7,4 |
7,9 |
0,5 |
0,296 |
59,2 |
1,48 |
0,096 |
15,42 |
|
42 |
7,1 |
7,8 |
0,7 |
0,2982 |
62,622 |
1,57 |
0,096 |
16,35 |
|
44 |
6,8 |
7,4 |
0,6 |
0,2992 |
65,824 |
1,65 |
0,096 |
17,19 |
|
46 |
6,5 |
6,6 |
0,1 |
0,299 |
68,77 |
1,72 |
0,096 |
17,92 |
5. Obliczenia:
a) Zamiana jednostek ciśnienia dynamicznego:
Podczas ćwiczenia ciśnienie dynamiczne wskazywane przez manometr było podawane w mbar, musimy zamienić je na Pa:
1 mbar=10E5*10E-3 Pa= 100Pa
Np. 0,063 mbar= 6,3 Pa
b) Obliczanie prędkości powietrza:
Dane: Obliczenia:
pd = 6,3 [Pa] wpow(r) = 
ρpow = 1,23 [kg/m3] wpow(r) = 3,2 [m/s]
c) Obliczanie iloczynu:
Dane: Obliczenia:
r = 10 [mm] = 0,01 [m] r * w(r) = 0,0 3 [m2/s]
wpow(r) = 3 [m/s]
d) Obliczenie pola powierzchni pod wykresem funkcji r·wpow(w) = f(r) z wykresu:
Dane: Obliczenia:
r= 0,01[m] F = ˝ · r · r·w(r)
r·w(r)=0,03 [m2/s] F = 0,5 · 0,01 · 0,03 = 0,00015 [m2]
F = 1,5 [cm2]
e) Obliczanie wydatku rzeczywistego:
Dane: Obliczenia
κ = 4*10-3 [m3/ (s cm2)] Qrz=2·π·F·κ [m³/s]
F=1,5 [cm2] Qrz=2π*1,5*4*10-3 =0,038 [m³/s]
f) Obliczenia dla kryzy:
Obliczanie wydatku teoretycznego:
Dane : Obliczenia:
dk=0,0756 [m] 
m=0,62
ρpow = 1,23 [kg/m3]
pk= 0,166 [mbar]
F=
[m2]
0,03 [m3/s]
Obliczenie współczynnika wydatku kryzy:
Dane: Obliczenie:
Qrz = 0,038 [m3/s] α = Qrz / Qt
Qt = 0,032 [m3/s] α = 1,19
6. Wykresy:
I Wykres: Δw = f(r)
II Wykres: r w(r) = f(r)
Wykres III: r = f( w(r))
Wnioski:
Na podstawie otrzymanych wyników okazało się że wartości ciśnienia dynamicznego przepływu oraz prędkości przepływu zależą proporcjonalnie od odległości od osi symetrii rury. Są one najmniejsze przy ściance a największe w osi rury gdzie nie ma ograniczeń wynikających z chropowatości materiału użytego do konstrukcji rury wodociągowej.
Wielkość wydatku zależała również od tego czy rura jest mniej czy bardziej odsłonięta, oznacza to, że podczas trwania ćwiczenia nie wolno było przysłaniać wlotu ponieważ spowoduje to przekłamania wyników.
Podczas ćwiczenia zauważyliśmy, że prędkość przepływu jest uzależniona od odległości od osi symetrii przewodu przez który przepływa czynnik. Prędkość jest największa w osi przewodu natomiast jest najmniejsza przy jej ściankach.
14
Wyszukiwarka