LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ. Ćwiczenie nr 7

Transkrypt

1 KAEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORAORYJNYCH LABORAORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ Skaloanie zężki Osoba odpoiedzialna: Piotr Rybarczyk Gdańsk, 07

2 CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Cel ćiczenia: Celem ćiczenia jest ykreślenie rozkładó prędkości poietrza przy przepłyie przez przeód ze zężką i ykonanie cechoania kryzy pomiaroej /yznaczenie zależności objętościoego natężenia przepłyu poietrza przez zężkę od różnicy ciśnienia na zężce/. Cechoanie dokonuje się dla trzech różnych natężeń przepłyu poietrza.. Wykonanie ćiczenia Uzgodnić z proadzącym ćiczenia ybór odpoiednich przesłon dłaiących ydajność entylatora. Wypoziomoać mikromanometr. Spradzić i eentualnie skorygoać położenie zera mikromanometrze kompensacyjnym. Zapoznać się z mechanizmem przesuu rurki Prandtla oraz zmiany jej położenia z płaszczyzny pionoej na płaszczyznę poziomą. Założyć jedną z ybranych przysłon. Włączyć entylator. Wykonać pomiary ciśnienia dynamicznego dla różnych położeń rurki Prandtla płaszczyźnie pionoej i poziomej dla całego zakresu średnicy rury (siedem punktó pomiaroych każdej z płaszczyzn, tym środek rury i położenia skrajne). Odczytać i zanotoać spadek ciśnienia /różnicę ciśnienia/ na zężce, nadciśnienie przed zężką oraz temperaturę poietrza enątrz rury. Manometry U-rurkoe mierzące / ciśnienia ypełnione są odą zabarioną na kolor fioletoy. Potórzyć całość pomiaró dla dóch kolejnych przysłon. Przy pomocy psychrometru aspiracyjnego zmierzyć ilgotność poietrza atmosferycznego. Odczytać na barometrze i zanotoać artość ciśnienia atmosferycznego. Wykonać pełne obliczenia dla szystkich zrealizoanych pomiaró, zgodnie z tokiem postępoania opisanym p. 3.

3 3. Opracoanie ynikó. WSZYSKIE OBLICZENIA WYKONAĆ W UKŁADZIE SI. Określenie parametró poietrza arunkach pomiaru Na podstaie zmierzonej artości ilgotności poietrza, jego temperatury i ciśnienia atmosferycznego, należy obliczyć gęstość i lepkość poietrza arunkach panujących na ylocie z rury / miejscu pomiaru lokalnych prędkości przepłyu poietrza rurką Prandtla/. a/ obliczenie gęstości poietrza F = P + W p N p p a N pn N =,93 kg/m 3 F gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia atmosferycznego P gęstość poietrza suchego dla ciśnienia atmosferycznego W gęstość pary odnej gęstość nasyconej pary odnej temperaturze pomiaru (z tablic pary odnej zamieszczonych instrukcji) p W prężność nasyconej pary odnej temperaturze pomiaru p a ciśnienie atmosferyczne ilgotność zględna poietrza temperatura pomiaru /temperatura poietrza enątrz rury/ N indeks odnoszący się do arunkó normalnych (760 mm Hg, 0 C) b/ lepkość poietrza - dynamiczny spółczynnik lepkości poietrza odczytujemy z tablic dla temperatury pomiaru lub przeliczamy z arunkó normalnych g zoru N S 73 S 73 S stała Sutherlanda dla poietrza S = N = Pas 3

4 . Obliczenie prędkości lokalnej przepłyającego poietrza i ykreślenie rozkładó prędkości Na podstaie pomiaró ykonanych rurką Prandtla płaszczyźnie poziomej i płaszczyźnie pionoej obliczyć średnie artości p z obu płaszczyzn pomiaroych /7 artości/ a następnie 7 artości prędkości lokalnych przepłyu poietrza z zależności: p u F p - ciśnienie dynamiczne mierzone rurką Prandtla [Pa] F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia atmosferycznego Mikromanometr kompensacyjny napełniony jest odą. Obliczenia ykonać dla gęstości cieczy manometrycznej m = 998 kg/m 3. Należy ykreślić 3 profile prędkości, postępując następujący sposób: na podstaie zanotoanych odczytó z linijki obliczamy odległości osi rurki Prandtla (r) od osi rury dla 7 punktó pomiaroych obliczonym odległościom przypisujemy obliczone prędkości lokalne i nanosimy na ykres zależności u = f(r ) łączymy punkty krzyą i ekstrapolujemy ją do ścianki rury tj. do promienia r = cm pamiętając, że ostatnia arsteka płynu przy ściance rury nie porusza się (prędkość lokalna u = 0) 3. Obliczenie objętościoego natężenia przepłyu poietrza Objętościoe natężenie przepłyu poietrza obliczamy jako iloczyn pola przekroju poprzecznego rury i obliczonej graficznie prędkości średniej przepłyającego poietrza. D - średnica rury = 0.08 m Na podstaie ykreślonych rozkładó prędkości, dla szystkich pomiaró należy określić prędkość maksymalną u max (jak pokazano na załączonym rysunku), a następnie obliczyć prędkość średnią jako u = 0,8 u max Dodatkoo, dla skazanej przez proadzącego serii pomiaró, należy obliczyć prędkość średnią metodą całkoania graficznego, zgodnie z poniższym opisem: obliczamy pole pod ybraną krzyą /tj. pod profilem prędkości/ obliczamy ysokość prostokąta, którego pole będzie róne polu figury pod krzyą przedstaiającą profil prędkości poietrza przy przepłyie przez rurę /ysokość tego prostokąta jest rónoznaczna prędkości średniej/

5 r 0 V u r dr Au r 0 A - pole przekroju rury pomiaroej r 0 - promień rury = 0,0 m u - prędkość średnia obliczona jako ysokość prostokąta, którego pole jest róne polu ograniczonemu krzyą u = f(r ) i osią r r - odległość osi rurki Prandtla od osi przeodu /rury/ u max u u r r. Skaloanie zężki a/ yznaczenie liczby ekspansji - liczbę ekspansji yznacza się z dołączonego do instrukcji ykresu funkcji p f p p - ciśnienie różnicoe /różnica ciśnienia na zężce/ p - ciśnienie statyczne gazu przed zężką p = p a +p p a - ciśnienie atmosferyczne p - nadciśnienie statyczne gazu przed zężką b/ obliczenie gęstości poietrza Obliczyć gęstość poietrza dla arunkó panujących przed zężką tj. dla ciśnienia p i temperatury pomiaru: F = P + W 5

6 p N p p pn N N =,93 kg/m 3 F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia przed zężką P - gęstość poietrza suchego dla ciśnienia przed zężką c/ yznaczenie liczby przepłyu V d d V p p p - ciśnienie różnicoe /różnica ciśnienia na zężce/ [Pa] d - średnica kryzy = 0,0 m F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia przed zężką 5. Obliczenie liczby Re F Re ud F F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia atmosferycznego D - średnica rury = 0.08 m - lepkość dynamiczna F Parametry nasyconej pary odnej zależności od temperatury emperatura / o C/ prężność /mm Hg/ prężność /Pa/ gęstość " /kg/m 3 /

7 Warunki pomiaroe Ciśnienie atmosferyczne Wilgotność zględna pa = mm Hg = % Rurka Prandtla Przesłona nr Położenie rurki Prandtla Lp cm Płaszczyzna pionoa Ciśnienie dynamiczne p [mm HO] Płaszczyzna pozioma Zężka Przesłona nr emperatura poietrza rurze [ o C] Ciśnienie różnicoe p [mm HO] Nadciśnienie statyczne p [mm HO] 7

8 p p Zależność p f p dla kryzy ISA z pomiarem przytarczoym i przepłyu poietrza /=./ 8