Zbigniew Zapała |
Laboratorium z mechaniki płynów |
WMiBM |
Gr.:23B |
TEMAT:POMIAR STRAT LINIOWYCH W PRZEWODZIE ZAMKNIĘTYM. |
2000-12-05
|
|
1.) Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika strat liniowych λ dla przepływu wody w przewodzie.
2.) Schemat stanowiska.
Stanowisko badawcze stanowi zamknięta pętla rurociągu wraz z pompą promieniową, silnikiem napędzającym pompę i urządzeniami pomiarowymi. Przed uruchomieniem silnika należy upewnić się, czy zawory doprowadzające sygnał ciśnieniowy do przetwornika różnicy ciśnień są otwarte. Stanowisko badawcze składa się z następujących elementów:
zbiornik zasilający,
rura łącząca zbiornik 1 z pętlą rurociągu,
rura z metaloplexu,
rura z metaloplexu,
pompa wirowa,
silnik prądu stałego,
zawór ssawny,
zawór tłoczny,
manometr sprężysty na ssaniu,
10)manometr sprężysty na tłoczeniu,
11)manometr sprężysty na tłoczeniu,
12)zwężka pomiarowa,
13)manometr do pomiaru spadku ciśnienia na zwężce pomiarowej,
14)przepływomierz turbinkowy,
15)wskaźnik ilości obrotów turbinki,
16)elektryczny sekundomierz,
17)króciec doprowadzający wodę do instalacji badawczej,
18)króciec odprowadzający wodę z instalacji badawczej.
3.) Parametry otoczenia.
Temperatura otoczenia - 19°C
Ciśnienie - 990 hPa
4.) Parametry rurociągu.
Długość pomiarowa L - 1,7 cm
Średnica przewodu D - 0,05 m.
Pole przekroju poprzecznego przewodu S - 0,0019 m2
5.) Wielkości bezpośrednio odczytane:
L.p. |
obr/min |
kG/cm² |
kG/cm² |
l/min |
mmHg |
T °C |
1 |
300 |
0 |
0,11 |
80 |
3 |
22,3 |
2 |
450 |
0 |
0,11 |
130 |
5 |
22,5 |
3 |
600 |
0,05 |
0,11 |
170 |
6,5 |
22,5 |
4 |
750 |
0,15 |
0,11 |
220 |
9 |
22,7 |
5 |
900 |
0,25 |
0,1 |
270 |
12 |
22,8 |
6 |
1050 |
0,4 |
0,09 |
320 |
15 |
22,8 |
7 |
1350 |
0,6 |
0,06 |
420 |
25 |
22,9 |
8 |
1650 |
0,9 |
0,04 |
520 |
40 |
23,0 |
9 |
1800 |
1,1 |
0,03 |
570 |
43 |
23,2 |
10 |
1950 |
1,35 |
0 |
620 |
55 |
23,2 |
11 |
2100 |
1,41 |
-0,01 |
660 |
57 |
23,4 |
12 |
2550 |
2 |
-0,06 |
800 |
87 |
23,4 |
13 |
2850 |
2,45 |
-0,11 |
900 |
106 |
23,6 |
6.) Obliczenia.
a) określenie spadku ciśnienia:
Wartości ∆hst dla kolejnych pomiarów zamieszczam w tabeli.
b) określenie prędkości przepływu:
Wartości US dla kolejnych pomiarów zamieszczone są w tabeli.
c) doświadczalny współczynnik strat tarcia λ:
współczynnik lepkości kinematycznej
Dla temperatury wody T=23,1°C =296 K (uśrednionej), określam:
d) współczynnik teoretyczny strat tarcia λT
Dla przepływu laminarnego (Re<2200) -
Dla przepływu turbulentnego (Re>2300) -
7.) Wielkości wyliczone.
L.p. |
Qv m³/s |
US m/s |
∆hst m |
λD |
Re |
λT
|
1 |
0,0013 |
0,684 |
0,037 |
0,045 |
375 |
0,171 |
2 |
0,0021 |
1,105 |
0,063 |
0,029 |
606 |
0,106 |
3 |
0,0028 |
1,473 |
0,0816 |
0,021 |
808 |
0,079 |
4 |
0,0036 |
1,894 |
0,1134 |
0,018 |
1039 |
0,062 |
5 |
0,0045 |
2,368 |
0,1512 |
0,015 |
1299 |
0,049 |
6 |
0,0053 |
2,789 |
0,189 |
0,014 |
1530 |
0,042 |
7 |
0,007 |
3,684 |
0,315 |
0,013 |
2021 |
0,032 |
8 |
0,0086 |
4,526 |
0,504 |
0,014 |
2483 |
0,045 |
9 |
0,0095 |
5 |
0,5418 |
0,012 |
2743 |
0,044 |
10 |
0,01 |
5,263 |
0,693 |
0,014 |
2887 |
0,043 |
11 |
0,011 |
5,789 |
0,7182 |
0,012 |
3176 |
0,042 |
12 |
0,013 |
6,842 |
1,0962 |
0,013 |
3753 |
0,040 |
13 |
0,015 |
7,894 |
1,3356 |
0,012 |
4301 |
0,039 |
8.) Rachunek błędu ∆λ
∆L=0,003 [m]
∆(∆hm)=1 [mmHg]
∆(∆h)=0,013 [m H2O]
∆Qv=10 l/min=0,01/60 [m³/s]
9.) Wykresy zależności doświadczalnego i teoretycznego współczynnika strat liniowych od liczby Reynoldsa.
10.) Wnioski:
Błędy końcowych charakterystyk wynika przede wszystkim z niedokładności odczytywanych pomiarów, które wynikają z nieszczelności pompy, dużej liczby kolanek w rurociągu, ale także małej czystości płynu użytego do doświadczenia. Prawdopodobnie wewnątrz instalacji przepływowej znajduje się osad, który również jest przyczyną pewnych błędów. Podczas trwania całego eksperymentu największą wartością, jaką odczytaliśmy na obrotomierzu było 2850 obr/min (prędkość znamionowa wynosi 2900 obr/min), co również może być przyczyną jakichś minimalnych błędów, które później widać podczas obliczeń.