ĆWICZENIE I WYZNACZENIE ROZKŁADU PRĘDKOŚCI STRUGI W KANALE

Podobne dokumenty
POMIAR STRUMIENIA PRZEPŁYWU PŁYNÓW I OPORÓW PRZEPŁYWU

ĆWICZENIE I WYZNACZENIE ROZKŁADU PRĘDKOŚCI STRUGI W KANALE

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

ĆWICZENIE I POMIAR STRUMIENIA OBJĘTOŚCI POWIETRZA. OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

BADANIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

POMIARY CIEPLNE KARTY ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH V. 2011

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

Wojskowa Akademia Techniczna Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu

ANALIZA ROZKŁADU CIŚNIEŃ I PRĘDKOŚCI W PRZEWODZIE O ZMIENNYM PRZEKROJU

STRATY ENERGII. (1) 1. Wprowadzenie.

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

Mechanika płynów : laboratorium / Jerzy Sawicki. Bydgoszcz, Spis treści. Wykaz waŝniejszych oznaczeń 8 Przedmowa

WYZNACZENIE ŚREDNIEJ PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU GAZU ORAZ BADANIE JEJ ROZKŁADU W PRZEKROJU RUROCIĄGU.

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych. Politechnika Wrocławska

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Rys.1. Zwężki znormalizowane: a) kryza, b) dysza, c) dysza Venturiego [2].

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

WPŁYW POWŁOKI POWIERZCHNI WEWNĘTRZNEJ RUR PRZEWODOWYCH NA EKSPLOATACJĘ RUROCIĄGU. Przygotował: Dr inż. Marian Mikoś

Ćwiczenie N 13 ROZKŁAD CIŚNIENIA WZDŁUś ZWĘśKI VENTURIEGO

Przenośny miernik ciśnienia HMG

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

BADANIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Ćwiczenie laboratoryjne nr 4 (w24) BADANIE PROFILU CIŚNIENIA I NATĘŻENIA PRZEPŁYWU GAZÓW W RUROCIĄGU

Badania efektywności pracy wywietrzników systemowych Zefir w układach na pustaku wentylacyjnym w czterorzędowym wariancie montażowym

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów nieniutonowskich

POMIAR STRUMIENIA PŁYNU ZA POMOCĄ ZWĘŻEK.

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych. Politechnika Wrocławska

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Podstawy Badań Eksperymentalnych

POMIAR TEMPERATURY TERMOLEMENTAMI I TERMOMETRAMI REZYSTANCYJNYMI

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA PODCZAS KONWEKCJI WYMUSZONEJ GAZU W RURZE

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 13: Współczynnik lepkości

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów. Rodzaje przepływów.

Zadanie 1. Zadanie 2.

prędkości przy przepływie przez kanał

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 5

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

Straty energii podczas przepływu wody przez rurociąg

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

ZJAWISKO PIEZOELEKTRYCZNE.

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI ANTYKAWITACYJNEJ NADWYŻKI WYSOKOŚCI CIŚNIENIA METODĄ DŁAWIENIOWĄ

WZÓR. Raport z Badań. ALNOR systemy wentylacji Sp. z o.o. Ul. Aleja Krakowska Wola Mrokowska

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

Wywietrzniki grawitacyjne i ich właściwy dobór dla poprawnej wentylacji naturalnej w budynkach

Parametry układu pompowego oraz jego bilans energetyczny

POMIARY WILGOTNOŚCI POWIETRZA

Pomiar natężenia przepływu płynów ściśliwych metodą zwężki pomiarowej

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ

Opory przepływu powietrza w instalacji wentylacyjnej

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN. POCZTA PNEUMATYCZNA The pneumatic post

Sonda pomiarowa Model A2G-FM

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW. Ćwiczenie N 2 RÓWNOWAGA WZGLĘDNA W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

Metodyka szacowania niepewności w programie EMISJA z wykorzystaniem świadectw wzorcowania Emiotestu lub innych pyłomierzy automatycznych

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

LABORATORIUM PODSTAW BUDOWY URZĄDZEŃ DLA PROCESÓW MECHANICZNYCH

Zasada działania maszyny przepływowej.

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

WYKŁAD 8B PRZEPŁYWY CIECZY LEPKIEJ W RUROCIĄGACH

Badanie wzmacniacza operacyjnego

MIKROMANOMETR Pa < P < Pa INSTRUKCJA UŻYTKOWANIA

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 11. Pomiar przepływu (zwężka)

Ćwiczenie nr 2 Wpływ budowy skraplacza na wymianę ciepła

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Dr inż. Zenon Spik POLITECHNIKA WARSZAWSKA KS-INSTAL sp. z o.o.

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Regulator przepływu RAVAV

Kanałowa nagrzewnica elektryczna z modułem regulacji temperatury

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Instrukcja stanowiskowa

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Politechnika Wrocławska. Wydział Mechaniczno-Energetyczny INSTRUKCJA

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Badanie wentylatora - 1 -

Pomiary natężenia przepływu gazów metodami: zwężkową i kalorymetryczną

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

INSTRUKCJA OBSŁUGI M-320 #02905 KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY

Siatka spiętrzająca opis czujnika do pomiaru natężenia przepływu gazów. 1. Zasada działania. 2. Budowa siatki spiętrzającej.

BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA

Transkrypt:

ĆWICZENIE I WYZNACZENIE ROZKŁADU PRĘDKOŚCI STRUGI W KANALE 1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą pomiaru prędkości płynu przy pomocy rurki Prandtla oraz określenie rozkładu prędkości w przewodzie o przekroju kołowym. 2. LITERATURA 1. Informacje z wykładów i ćwiczeń 2. Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R.: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. WNT Rozdziały: 1, 2, 3, 4, 5, 7 3. Słupek S., Nocoń J., Buczek A.: Technika Cieplna - Ćwiczenia obliczeniowe. Skrypt AGH nr 1646. Rozdziały - 1 i 5 4. Norma PN ISO 5221 3. ROZKŁAD PRĘDKOŚCI DLA PRZEPŁYWÓW W KANAŁACH O PRZEKROJU KOŁOWYM Względny rozkład prędkości (w odniesieniu do prędkości maksymalnej) dla przepływów w kanałach o przekroju kołowym przedstawiony jest na wykresie (Rys. 1). Wykres dotyczy przepływów w rurze gładkiej o promieniu R. Rys. 1 Rozkład względny prędkości w rurze 1- laminarny, 2 - Re = 4000, 3 - Re = 110000, 4 - Re = 3200000 str. 1

Rozkład prędkości dla przepływu laminarnego opisanych jest równaniem: v(r) = v max [1 ( r R ) 2] Do najbardziej znanych zależności opisujących rozkład prędkości dla przepływu turbulentnego należy wzór Prandtla: v(r) = v max (1 r 1 R ) n WYKŁADNIK n Wykładnik n jest zależny od liczby Reynoldsa. Wartość wykładnika n można wyznaczyć z: 1. Wzór n = 1,66 log Re 1 Wartość wykładnika we wzorze podana jest w zależności od wartości liczby Reynoldsa. Wartości wykładnika n w wzorze Prandtla opisującego rozkład prędkości przyjmują wartości z zakresu 6 10 (Tabela 1). Tabela 1 Wartości wykładnika n Re 2 300 45 000-80 000 200 000 640 000 2 000 000 n 6 7 8 9 10 STOSUNEK PRĘDKOŚCI ŚREDNIEJ DO MAKSYMALNEJ Stosunek prędkości średniej do maksymalnej dla ruchu laminarnego w przewodzie o przekroju kołowym jest wielkością stałą, niezależną od liczby Reynoldsa i przyjmuje wartość 0,5 Stosunek prędkości średniej do maksymalnej dla przepływów turbulentnych jest zależny od liczby Reynoldsa. Wartości stosunku prędkości zawierają się w przedziale 0,791-0,866 (Tabela 2). Charakter zmian stosunku prędkości został przedstawiony na wykresie ( Rys. 2) Tabela 2 Stosunek prędkości średniej do maksymalnej dla różnych liczb Reynoldsa Re 2 300 45 000-80 000 200 000 640 000 2 000 000 vśr /vmax 0,791 0,817 0,837 0,853 0,866 1 Miller R.W.: Flow measurement engineering handbook. McGraw-Hill, Inc. Second Edition, New York St. Louis,1989 str. 2

0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 v śr /v max 0,82 0,81 0,8 0,79 0,78 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 Re Rys. 2 Stosunek prędkości średniej do maksymalnej w funkcji liczby Reynoldsa. Stosunek prędkości średniej do maksymalnej vśr/ vmax można wyznaczyć korzystając z równania aproksymującego dane przedstawione w Tabeli 2 w postaci: v śr v max = 0,7106Re 0,0135 4. WYZNACZENIE PRĘDKOŚCI ŚREDNIEJ - METODA LOG CZEBYSZEWA W szczególnych punktach pomiarowych można dokonać pomiaru prędkości przepływu powietrza przy pomocy rurki Prandtla zgodnie z normą (PN ISO 5221) metodą Log Czebyszewa w celu określenia średniej prędkości powietrza w kanale. Położenie punktów pomiarowych w przewodzie o przekroju kołowym odpowiada następującym wartościom promienia r/r (Rys. 3) : Liczba punktów pomiarowych 3 4 5 r/r 0,375 0,825 0,936 0,331 0,612 0,800 0,952 0,287 0,570 0,689 0,847 0,962 str. 3

Rys. 3 Metoda Log - Czebyszew 5. STANOWISKO POMIAROWE Stanowisko pomiarowe przedstawione jest na rysunku 4. Rys. 4 Stanowisko pomiarowe. Stanowisko pomiarowe składa się z: 1. - rurociągu 2. - rurki Prandtla 3. - mikromanometru 4. - skali pomiarowej str. 4

Rurociągiem przepływa powietrze z regulowanym natężeniem V tłoczone przez wentylator. Rurka Prandtla służy do wyznaczenia wartości ciśnienia dynamicznego ( różnica ciśnień całkowitego i statycznego). Uchwyt rurki Prandtla przymocowany jest do skali pomiarowej, umożliwiającej przesuwanie w pionie oraz pomiar położenia osi rurki. PRZYRZĄDY POMIAROWE 1. Mikromanometr Przenośny HMG ( Rys. 5 ) Mikromanometry HMG to bateryjnie zasilane urządzenia służące do pomiaru ciśnienia różnicowego oraz nad- i podciśnienia. Przyrządy nadają się wyłącznie do pomiaru ciśnienia czystych, nieagresywnych gazów. Rys. 5 Mikromanometr MHG - schemat ZASADA DZIAŁANIA Elementem pomiarowym jest półprzewodnikowy czujnik piezorezystancyjny. Różnica ciśnień doprowadzona do czujnika powoduje zmianę rezystancji gałęzi mostka rezystancyjnego. Po elektronicznym przetworzeniu sygnału wartość ciśnienia jest wyświetlana na ciekłokrystalicznym wskaźniku numerycznym. OPIS PRZYRZĄDU Przyrząd posiada jeden przełącznik suwakowy znajdujący się na lewej ściance obudowy oraz pokrętło zerujące znajdujące się na płycie czołowej. Gdy suwak znajduje się w pozycji [on] zasilanie przyrządu jest włączone, a w pozycji [off] wyłączone. OBSŁUGA 1. Włączanie przyrządu. Przyrząd włącza się przesuwając suwak wyłącznika w pozycję "on" Gdy na wyświetlaczu pojawia się napis "LOBAT" oznacza to, że bateria jest zużyta i należy ją niezwłocznie wymienić na nowe. 2 Zerowanie. Jeśli przy obu króćcach podłączeniowych (P-/P+) otwartych do atmosfery przyrząd wskazuje wartość różną od zera należy za pomocą pokrętła zerującego doprowadzić do wskazania zerowego na wyświetlaczu. Pozwoli to na likwidację błędu wywołanego położeniem przyrządu, starzeniem się podzespołów elektronicznych oraz wpływem dryftu termicznego. Po ustaleniu zera, w czasie str. 5

normalnej pracy nie należy już zmieniać położenia pokrętła. Należy pamiętać aby podczas zerowania do przyrządu nie było doprowadzone żadne ciśnienie (oba wejścia otwarte do atmosfery). Zaleca się dokonywanie korekcji zera przed każdym pomiarem w celu zwiększenia dokładności pomiarów. Uwaga: Błędu powstałego w wyniku nadmiernego przeciążenia czujnika pomiarowego może nie dać się skorygować elektronicznie. W takim wypadku przyrząd musi zostać zwrócony do serwisu. PODŁĄCZENIA Przy pomiarach nadciśnienia ciśnienie należy doprowadzić do króćca oznaczonego symbolem "P+". Przy pomiarach podciśnienia ciśnienie należy doprowadzić do króćca oznaczonego symbolem "P-". Przy pomiarach różnicy ciśnień ciśnienie wyższe należy doprowadzić do króćca oznaczonego symbolem "P+", natomiast niższe do króćca oznaczonego symbolem "P-". Należy stosować przewody elastyczne o średnicy wewnętrznej 4-6 mm zapewniające odpowiednie uszczelnienie. 2. Sonda Prandtla Przyrząd pomiarowy (Rys. 6) służący do wyznaczenia wartości ciśnienia dynamicznego. Składa się z dwóch koncentrycznych rurek. Dokonywany jest pomiar ciśnienia całkowitego i statycznego przepływającego płynu. Rys. 6 Sonda Prandtla Prędkość wynika z równania (przy założeniu przepływu płynów doskonałych): gdzie v = 2p d ρ = 2(p c p s ) ρ str. 6

pc - ciśnienie całkowite ps - ciśnienie statyczne gęstość płynu Sonda Prandtla należy do przyrządów punktowych umożliwiających pomiar w danym punkcie poprzecznego przekroju kanału. Przemieszczając sondę w różne miejsca, można wyznaczyć rozkład prędkości w danym przekroju. WYKONYWANE POMIARY Przed uruchomieniem silnika napędzającego wentylator podłączony do przewodu wentylacyjnego należy wykonać następujące pomiary i czynności: pomiar temperatury powietrza - t pomiar ciśnienia barometrycznego - pb pomiar wilgotności względnej powietrza - pomiary średnic: przewodu wentylacyjnego - D wyznaczyć punkty pomiaru w celu wyznaczenia średniej prędkości przepływu wyznaczyć punkty pomiaru w celu wyznaczenia rozkładu prędkości (co 10 mm od osi) Po uruchomieniu silnika napędzającego wentylator (n = const) podłączony do przewodu wentylacyjnego należy wykonać następujące pomiary: ciśnienia dynamicznego w wyznaczonych punktach pomiarowych. ciśnienia statycznego w rurociągu przed rurką Prandtla (jeden raz w czasie eksperymentu) Wyniki pomiarów zapisać do Akusza kalkulacyjnego przygotowanego na wcześniejszych zajęciach. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW Korzytając z przygotowanego Arkusza wykonać następujące obliczenia: I. Rzeczywiste parametry powietrza Na podstawie pomiarów wyznaczyć rzeczywistą gęstość powietrza oraz lepkość. II. Wyznaczenie charakteru przepływu - liczba Re 1 Wyznaczenie średniej prędkości przepływu powietrza - v (vśr) - Prędkość średnią w przekroju pomiarowym wyznaczyć korzystając z metody Log Czebyszewa. str. 7

2. Wyznaczyć liczbę Re. Na jej podstawie określić charakter przypływu - turbulentny czy laminarny. III. Wyznaczenie rozkładu prędkości v = v(r) 1. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów należy wykonać wykres v= v(r) - punkty na wykresie. Proszę nie łączyć w linię. 2. Na tym samym wykresie należy narysować rozkład teoretyczny wyznaczony na podstawie wzoru potęgowego Prandtla. Omówić i wyjaśnić ewentualne różnice. 3. Wyznaczyć stosunek prędkości średniej do prędkości maksymalnej - teoretyczny (na podstawie liczby Reynoldsa) i wynikający z pomiarów (wartość prędkości średniej z metody Log - Czebyszew i prędkości maksymalnej zmierzonej w osi rury). Wyjaśnić ew. różnice. SPRAWOZDANIE POWINNO ZAWIERAĆ: schemat stanowiska pomiarowego, wyniki pomiarów w tabeli, obliczenia, wykres rozkładu miejscowych prędkości na podstawie pomiarów rurką Prandtla oraz krzywej teoretycznej na jednym wykresie, wnioski. str. 8