SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ
KATEDRA TECHNIKI POŻARNICZEJ			LABORATORIUM HYDROMECHANIKI
Ćwiczenie nr:	12	Pluton: I Grupa: B	Imię i nazwisko		Ocena
Temat: OKREŚLANIE CHARAKTERYSTYKI PRZEWODU ELASTYCZNEGO				ANDRZEJ ROGALSKI
Prowadzący: kpt. mgr inż. Elżbieta Pawlak			Data wykonania: 30.03.2003 r	Data złożenia: 13.04.2003 r

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest rozpoznanie się ze zjawiskiem strat występujących w

przewodach elastycznych, wykorzystywanych w strażach pożarnych. Przede wszystkim określenie wpływu średnicy i długości przewodów na wielkość strat. Ewentualne określenie parametrów pracy przy których straty byłyby najmniejsze.

2. Stanowisko pomiarowe

Na rysunku poniżej przedstawiono stanowisko pomiarowe składające się z:

1. Odcinek węża 25

2. Rura stabilizacyjna

3. Zestaw pompowy

4. Manometr różnicowy MUR - K 5

5. Manometr z rurką Bourdona

6. Przepływomierz magnetyczny

Badany odcinek węża W 25 (2) o długości 15 m. jest zasilany poprzez rurę stabilizacyjną z zestawu pompowego (1), co umożliwia pracę w zakresie ciśnień 0,2 - 0,8 MPa. Do rury stabilizacyjnej poprzez otwory impulsowe przyłączono manometr różnicowy i manometr z rurką Bourdona klasy 0.4 (4). Przyrządy te pozwalają określi* ciśnienie na początku węża. Do drugiego końca węża dołączono rurę stabilizacyjną i analogicznie końcówkę manometru różnicowego oraz drugi manometr z rurką Bourdona. Na rurze jest zamontowany zawór (6) do regulacji wydatku przepływającej przez wąż wody. Do pomiaru wydatku wykorzystywany jest przepływomierz magnetyczny (3), niepowodujący zakłóceń przepływu, zainstalowany na przewodzie tłocznym zestawu pompowego.

3. Wykonanie ćwiczenia

Pomiary wykonuje się zamykając stopniowo zawór do regulacji wydatku, tak aby od pełnego otwarcia tego zaworu do minimalnego wydatku

(około 5 % Q_nom ) uzyskać dziesięć punktów pomiarowych.

Uzyskane wyniki zestawiono w poniższej tabeli :

Lp.	k [%]	pp [MPa]	pl [MPa]	Hp [mm Hg]	Hl [mm Hg]
1	30,4	0,30	0,19	-315	595
2	27,8	0,32	0,22	-255	510
3	25,2	0,34	0,26	-200	420
4	24,2	0,36	0,28	-190	390
5	22,9	0,38	0,30	-170	350
6	21,0	0,40	0,32	-140	300
7	18,3	0,42	0,36	-105	230
8	12,6	0,44	0,40	-45	115
9	9,5	0,46	0,44	-20	70
10	6,9	0,46	0,44	00	50
11	2,0	0,48	0,46	10	20

4. Opracowanie wyników

Wzory i obliczenia

Przyjmujemy:

- n = 2 - ponieważ, n - współczynnik zależny od rodzaju węża i ciśnienia.

W zależności tej wykładnik n zmienia się w granicach n = 1,87 - 2,28.

- długość węża 15 m

- wydatek Q= k*Q_nom [m³/s]

gdzie: k - wskazanie przepływomierza wyrażone w % wartości zadanej (nominalnej) Q_n=4,4

dla pomiaru nr 1

k = 30,4 %

Q = 30,4 % * 4,4 dm³/s = 1,34 dm³/s

• wysokość strat ciśnienia Δh_str [m s.w.]

Δh_str = S₀ × l × Qⁿ

ΔH_str = p_p - p_l [MPa]

ΔH_str = H_L - H_P [mmHg],

ΔH_str = 0,3 - 0,19 = 0,11 MPa

ΔH_str = 595 + 315 = 910 [mmHg] ,

Zamieniam jednostki w celu uzyskania jednostki [msw].

736 mmHg - 10 msw

910 mmHg - x msw

x= 12,36 msw

ΔH_str = 12,36 msw

ΔH_str = So * l * Qⁿ ⇒ So = ΔH_str/l * Qⁿ

So = 12,36/15 *(1,34)² = 0,46 [s²/dm⁶]

dla pomiaru nr 2

k = 27,8 %

Q = 27,8 % * 4,4 dm³/s = 1,22 dm³/s

• wysokość strat ciśnienia Δh_str [m s.w.]

Δh_str = S₀ × l × Qⁿ

ΔH_str = p_p - p_l [MPa]

ΔH_str = H_L - H_P [mmHg],

ΔH_str = 0,32 - 0,22 = 0,10 MPa

ΔH_str = 510 + 255 = 765 [mmHg] ,

Zamieniam jednostki w celu uzyskania jednostki [msw].

736 mmHg - 10 msw

765 mmHg - x msw

x= 10,39 msw

ΔH_str = 10,39 msw

ΔH_str = So * l * Qⁿ ⇒ So = ΔH_str/l * Qⁿ

So = 10,39/15 *(1,22)² = 0,465 [s²/m⁶]

dla pomiaru nr 6

k = 21 %

Q = 21 % * 4,4 dm³/s = 0,92 dm³/s

• wysokość strat ciśnienia Δh_str [m s.w.]

Δh_str = S₀ × l × Qⁿ

ΔH_str = p_p - p_l [MPa]

ΔH_str = H_L - H_P [mmHg],

ΔH_str = 0,4 - 0,32 = 0,08 MPa

ΔH_str = 300 + 140 = 440 [mmHg] ,

Zamieniam jednostki w celu uzyskania jednostki [msw].

736 mmHg - 10 msw

440 mmHg - x msw

x= 5,9 msw

ΔH_str = 5,9 msw

ΔH_str = So * l * Qⁿ ⇒ So = ΔH_str/l * Qⁿ

So = 5,9/15 *(0,92)² = 0,463 [s²/m⁶]

dla pomiaru nr 7

k = 18,3 %

Q = 18,3 % * 4,4 dm³/s = 0,81 dm³/s = 0,00081 m³/s

• wysokość strat ciśnienia Δh_str [m s.w.]

Δh_str = S₀ × l × Qⁿ

ΔH_str = p_p - p_l [MPa]

ΔH_str = H_L - H_P [mmHg],

ΔH_str = 0,42 - 0,36 = 0,06 MPa

ΔH_str = 105 + 230 = 335 [mmHg] ,

Zamieniam jednostki w celu uzyskania jednostki [msw].

736 mmHg - 10 msw

335 mmHg - x msw

x= 4,55 msw

ΔH_str = 4,55 msw

ΔH_str = So * l * Qⁿ ⇒ So = ΔH_str/l * Qⁿ

So = 4,45/15 *(0,81)² = 0,462 [s²/m⁶]

Przykładowe obliczenie n

n = ( lg ∆H_str2 - lg ∆H_str1) / ( lg Q₂ - lg Q₁) wartość bezwymiarowa

dla różnicy pomiarów 2 i 1

n = (lg 10,39 - lg 13,68)/ (lg - lg 0,92) = 2

dla różnicy pomiarów 7 i 6

n = (lg 1,7 - lg 2,17)/ (lg 1,22 - lg 1,34) = 1,9

nśr = 1,86

Tabela z wynikami obliczeń

Lp.	Q [ dm^3/s ]	ΔHstr [mmHg]	ΔHstr [m s.w.]	So [s^2/m^6]	n	n średnie
1	1,34	910	3,68	0,137		1,86
2	1,22	765	3,35	0,15	2
3	1,11	620	2,99	0,166	2,24
4	1,06	580	2,73	0,162	1,49
5	1,01	520	2,45	0,16	2,47
6	0,92	440	2,17	0,171	1,6
7	0,81	335	1,7	0,172	1,9
8	0,55	160	0,95	0,209	1,85
9	0,42	50	0,68	0,257	2,01
10	0,3	50	0,68	0,503	1,6
11	0,09	10	0,13	0,867	1,43

Wnioski

Z przeprowadzonych pomiarów widać, że wartość współczynnika s₀ rośnie przy spadku ciśnienia i wydatku .

Jak widać z tabeli pomiarowej ΔH_str. maleje wprost proporcjonalnie do Q wydatku.

Pomiary przeprowadzone zostały tylko dla jednego węża W 25 o długości 15 m i dlatego też nie określiliśmy w jakim stopniu będą rosły straty w zależności od długości przewodu. Nie mamy również odniesienia współczynnika strat badanego węża do węża wykonanego z innego materiału, dlatego też tylko na podstawie teorii można stwierdzić, że współczynnik s₀ zmienia się podobnie do chropowatości względnej.

Średnia wartość współczynnika „n” jest nieco niższa od przyjętej w założeniu na wstępie obliczeń.

2

---