Laboratorium Mechaniki Płynów
Prowadzący : dr inż. Tadeusz Jaszczur	Temat ćwiczenia: Określenie średniej prędkości przepływu gazu.	Data: 08.03.09
IMiR Rok IIC Grupa 18	Nazwiska i imiona: Idzikowski Dominik, Referda Łukasz, Jazgara Marcin, Rdzanek Marcin, Roemer Jakub, Gunia Michał	Ocena:

Cel ćwiczenia:

1. Wyznaczenie ciśnienia dynamicznego (p_d) i prędkości przepływu gazu w zależności od zanurzenia rurki Prandtla.

2. Wyznaczenie prędkości przepływu gazu w rurociągu i wyliczenie średniej prędkości przepływu.

1. Dane:

Zmierzone parametry otoczenia:

Ciśnienie w sali laboratoryjnej: p=748 mm Hg= 99725 [Pa] -

Temperatura otoczenia: T = 21 °C=273,15K+21K=294,15K

Wilgotność względna powietrza: ϕ = 44%

Dane dotyczące rurociągu

Średnica nominalna rurociągu: D=500[mm]

Obroty wentylatora przy dokonywaniu pomiarów n=700[obr/min]

Parametry otoczenia w warunkach normalnych:

Liczba ściśliwości k=1

Ciśnienie normalne: p_n=760 mm Hg = 101325[Pa]

Para nasycona sucha: p_p^``=2618 [Pa]

Gęstość pary:

Gęstość powietrza

Temperatura normalna: T_N=273,15K

Część obliczeniowa sprawozdania:

1.Obliczamy gęstość powietrza w warunkach laboratoryjnych

Gęstość powietrza w warunkach laboratoryjnych wynosi:

2. Wyznaczenie ciśnienia dynamicznego (p_d) i prędkości przepływu gazu przy użyciu rurki Prandtla.

Rurka Prandtla jest to układ, w którym poziomy odcinek prędkościomierza składa się z dwóch rurek: umieszczonych jedna w drugiej. Rurka Prandtla ma w części cylindrycznej szczelinę do pomiaru ciśnienia, w takiej odległości od czoła, aby strugi można było uważać za rów­noległe. Mierzone tutaj ciśnienie odpowiada ciśnieniu statycznemu prze­pływającego czynnika. Szczelina wykonana jest w rurce zewnętrznej. Czoło drugiej wewnętrznej rurki, skie­rowane przeciw prądowi, jest zaokrąglone i ma otwór wynoszący 0,3 śred­nicy zewnętrznej rurki, który to otwór jest miejscem pomiaru ciśnienia całkowitego. Obydwie rurki pomiarowe są wyprowadzone na zewnątrz i przyłączone do manometru różnicowego.

Rurka Prandtla usytuowana w rurociągu

150<D<=300; N= od 3 do 6; 300<D<=900; N= od 5 do 10;

Promienie przekroju
i zagłębienia sondy
w rurociągu

Dane do obliczeń:

N=5; K=65[mm]; R=250[mm]; l₀=315[mm]

Głębokość zanurzenia rurki Prandtla

Ciśnienie dynamiczne: p_d=h_i*
_m*g[Pa]

Gęstość alkoholu użytego w mierniku:
_m=825[kg/m³]

Prędkość strugi przy danej głębokości zanurzenia rurki Prandtla:
-

Prędkość średnia strugi:
-

Pole przekroju poprzecznego rurociągu:

Strumień przepływu płynu w rurociągu: V=H*
_śr

Ciśnienie dynamiczne pd [Pa]	Różnica wysokości słupków h[mm] określających ciśnienie całkowite i statyczne	Prędkość strugi [m/s]
105,212	13	13,42
121,398	15	14,42
161,865	20	16,65
186,144	23	17,85
267,077	33	21,39
299,450	37	22,65
267,077	33	21,39
186,144	23	17,85
161,865	20	16,65
121,398	15	14,42
105,212	13	13,42

Obliczamy średnią prędkość przepływu płynu w rurze:

Obliczamy pole przekroju rurociągu:

Obliczamy całkowity wydatek objętościowy:

Wnioski:

Po przeprowadzeniu ćwiczeń laboratoryjnych wiemy już, że prędkość przepływu powietrza lub innego czynnika można zmierzyć za pomocą różnicy poziomów cieczy wykorzystując do tego rurkę Prandtla. Największa prędkość przepływu w rurociągu występuje w jego osi, im pomiar bliższy ścianie zewnętrznej tym prędkość staje się mniejsza z racji na lepkość czyli tarcie wewnętrzne gazu. Na zajęciach stosowaliśmy do pomiarów tylko rurkę Prandtla, w której to otwory boczne umożliwiają mierzenie ciśnienia statycznego p_s, otwór zaś z przodu - ciśnienia całkowitego p_c. Łącząc odpowiednio rurkę Prandtla z manometrami różnicowymi można mierzyć wielkość ciśnienia dynamicznego p_d. Jak wiemy by pomiar był dokładny, głowicę rurki należy ustawić równolegle do kierunku przepływu. Metoda pomiarowa którą stosowaliśmy na ćwiczeniach laboratoryjnych jest mniej dokładna niż inne używane do tych samych badań jak choćby metoda wykorzystująca zwężkę pomiarową, jednak sposób z użyciem rurki Prandtala jest o wiele tańszy i nie wymaga poważnych ingerencji w strukturę rurociągu - wystarczy wywiercenie niewielkiego otworu.

1

---