ĆWICZENIE NR SKALOWANIE ZWĘśKI. Cel ćiczenia: Celem ćiczenia jest ykonanie cechoania kryzy pomiaroej /yznaczenie zaleŝności objętościoego natęŝenia przepłyu poietrza przez zęŝkę od róŝnicy ciśnienia na zęŝce/. Cechoanie dokonuje się dla trzech róŝnych natęŝeń przepłyu poietrza.. Wykonanie ćiczenia Uzgodnić z proadzącym ćiczenia ybór odpoiednich przesłon dłaiących ydajność entylatora. Wypoziomoać mikromanometr. Spradzić i eentualnie skorygoać połoŝenie zera mikromanometrze kompensacyjnym. Zapoznać się z mechanizmem przesuu rurki Prandtla oraz zmiany jej połoŝenia z płaszczyzny pionoej na płaszczyznę poziomą. ZałoŜyć jedną z ybranych przysłon. Włączyć entylator. Wykonać pomiary ciśnienia dynamicznego dla róŝnych połoŝeń rurki Prandtla płaszczyźnie pionoej i poziomej dla całego zakresu średnicy rury (siedem punktó pomiaroych kaŝdej z płaszczyzn, tym środek rury i połoŝenia skrajne). Odczytać i zanotoać spadek ciśnienia /róŝnicę ciśnienia/ na zęŝce, nadciśnienie przed zęŝką 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. Wyniki pomiaró proadzić do komputera, który ykona obliczenia, pokaŝe graficzny obraz pomiaró /profile prędkości poietrza przy przepłyie przez rurę/, pokaŝe ykres skaloania zęŝki /zaleŝność objętościoego natęŝenia przepłyu poietrza od róŝnicy ciśnienia na zęŝce/ oraz ylosuje jeden z pomiaró do opracoania spraozdaniu.
. Opracoanie ynikó. WSZYSKIE OBLICZENIA WYKONAĆ W UKŁADZIE SI. Określenie parametró poietrza arunkach pomiaru. Na podstaie zmierzonej artości ilgotności poietrza, jego temperatury i ciśnienia atmosferycznego naleŝy 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 ( ϕ ) pa p N pn = ϕ N =,9 kg/m 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 - pręŝność nasyconej pary odnej temperaturze pomiaru p a - ciśnienie atmosferyczne ϕ - ilgotność zględna poietrza temperatura pomiaru /temperatura poietrza enątrz rury/ N - indeks odnoszący się do arunkó normalnych (0 mm Hg, 0 C) b/ lepkość poietrza - dynamiczny spółczynnik lepkości poietrza odczytujemy z tablic dla temperatury pomiaru lub przeliczamy z arunkó normalnych g zoru η = η N S + S + S - stała Sutherlanda - dla poietrza η N -.. 0 - Pas
. Obliczenie prędkości lokalnej przepłyającego poietrza Laboratorium InŜynierii Chemicznej Na podstaie pomiaró ykonanych rurką Prandtla płaszczyźnie poziomej i płaszczyźnie pionoej obliczyć średnie artości p z obu płaszczyzn pomiaroych / artości/ a następnie artości prędkości lokalnych przepłyu poietrza z zaleŝności: 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. Obliczenie objętościoego natęŝenia przepłyu poietrza Objętościoe natęŝenie przepłyu poietrza obliczamy jako iloczyn pola przekroju poprzecznego rury i obliczonej graficznie prędkości średniej przepłyającego poietrza. D - średnica rury = 0.08 m Obliczenie prędkości średniej metodą całkoania graficznego ykonujemy następująco: na podstaie zanotoanych odczytó z linijki obliczamy odległości osi rurki Prandtla od osi rury dla punktó pomiaroych obliczonym odległościom przypisujemy obliczone prędkości lokalne i nanosimy na ykres zaleŝności u = f(r ) łączymy punkty krzyą i ekstrapolujemy ją do ścianki rury tj. do promienia r = cm pamiętając, Ŝe ostatnia arsteka płynu przy ściance rury nie porusza się (prędkość lokalna u = 0) obliczamy pole pod krzyą /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/ r 0 ( ) V = π 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 u r r. Skaloanie zęŝki a/ yznaczenie liczby ekspansji ε -liczbę ekspansji ε yznacza się z dołączonego do instrukcji ykresu funkcji ε = p f p p - ciśnienie róŝnicoe /róŝnica ciśnienia na zęŝce/ p - ciśnienie statyczne gazu przed zęŝką p = p a + p p a - ciśnienie atmosferyczne p - nadciśnienie statyczne gazu przed zęŝką b/ obliczenie gęstości poietrza Obliczyć gęstość poietrza dla arunkó panujących przed zęŝką tj. dla ciśnienia p i temperatury pomiaru F = P + W p = N ( ϕ ) p p N pn = ϕ N =,9 kg/m F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia przed zęŝką P - gęstość poietrza suchego dla ciśnienia przed zęŝką
c/ yznaczenie liczby przepłyu α V α = d = αε π πεd V p p p - ciśnienie róŝnicoe /róŝnica ciśnienia na zęŝce/ [Pa] d - średnica kryzy = 0,0 m F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia przed zęŝką. Obliczenie liczby Re F Re = ud F η F - gęstość poietrza ilgotnego dla ciśnienia atmosferycznego D - średnica rury =0.08 m η - lepkość dynamiczna F Parametry nasyconej pary odnej zaleŝności od temperatury emperatura / o C/ pręŝność /mm Hg/ pręŝność /Pa/ gęstość " /kg/m / 0. 0.09 8. 8 0.08 9.8 0.09.0 808 0.00.8 98 0.0. 0.00. 0 0.0. 0.0 8 8. 9 0.0 9 0.0 00 0.08 0.8 0.00
Warunki pomiaroe Ciśnienie atmosferyczne Wilgotność zględna pa = mm Hg ϕ = % Rurka Prandtla Przesłona nr PołoŜenie rurki Prandtla Lp cm Płaszczyzna pionoa Ciśnienie dynamiczne p [mm HO] Płaszczyzna pozioma ZęŜka Przesłona nr emperatura poietrza rurze [ o C] Ciśnienie róŝnicoe p [mm HO] Nadciśnienie statyczne p [mm HO]
.00 0.99 0.98 ε 0.9 0.9 0.9 0.9 p p 0.00 0.0 0.0 0.0 0.08 0.0 0. 0. 0. ZaleŜnośćε = p f p dla kryzy ISA z pomiarem przytarczoym i przepłyu poietrza /κ=./