PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

Podobne dokumenty
Ćwiczenie N 13 ROZKŁAD CIŚNIENIA WZDŁUś ZWĘśKI VENTURIEGO

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

ĆWICZENIE I WYZNACZENIE ROZKŁADU PRĘDKOŚCI STRUGI W KANALE

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

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

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

ĆWICZENIE I WYZNACZENIE ROZKŁADU PRĘDKOŚCI STRUGI W KANALE

POMIAR STRUMIENIA PRZEPŁYWU PŁYNÓW I OPORÓW PRZEPŁYWU

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

Straty energii podczas przepływu wody przez rurociąg

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA OPORU LINIOWEGO PRZEPŁYWU LAMINARNEGO

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA PODCZAS KONWEKCJI WYMUSZONEJ GAZU W RURZE

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

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

Pomiar prędkości i natęŝenia przepływu za pomocą rurek spiętrzających

Nieustalony wypływ cieczy ze zbiornika przewodami o różnej średnicy i długości

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

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 5

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

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

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

WYKŁAD 8B PRZEPŁYWY CIECZY LEPKIEJ W RUROCIĄGACH

prędkości przy przepływie przez kanał

J. Szantyr Wykład nr 20 Warstwy przyścienne i ślady 2

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

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

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów nieniutonowskich

Ćw. 4. BADANIE I OCENA WPŁYWU ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ROZKŁAD CIŚNIEŃ W ŁOśYSKU HYDRODYNAMICZNYMM

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

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

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

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

Pomiar natęŝeń przepływu gazów metodą zwęŝkową

BADANIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

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

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. Poszukiwanie optymalnej średnicy rurociągu oraz grubości izolacji

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

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

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

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

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

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

SZEREGOWY SYSTEM HYDRAULICZNY

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

J. Szantyr Wykład nr 27 Przepływy w kanałach otwartych I

Aerodynamika I Efekty lepkie w przepływach ściśliwych.

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

STRATY ENERGII. (1) 1. Wprowadzenie.

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

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

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

ANALIZA ROZKŁADU CIŚNIEŃ I PRĘDKOŚCI W PRZEWODZIE O ZMIENNYM PRZEKROJU

LABORATORIUM PODSTAW BUDOWY URZĄDZEŃ DLA PROCESÓW MECHANICZNYCH

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

RÓWNANIE MOMENTÓW PĘDU STRUMIENIA

Równania prostych i krzywych; współrzędne punktu

Instrukcja stanowiskowa

ĆWICZENIE I POMIAR STRUMIENIA OBJĘTOŚCI POWIETRZA. OPORY PRZEPŁYWU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH

ĆWICZENIE NR 7 SKALOWANIE ZWĘśKI

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

WYDZIAŁ LABORATORIUM FIZYCZNE

J. Szantyr Wykład nr 19 Warstwy przyścienne i ślady 1

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej

Wojskowa Akademia Techniczna Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

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

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

LABORATORIUM Z FIZYKI

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

1.10 Pomiar współczynnika lepkości cieczy metodą Poiseuille a(m15)

Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA DŹWIĘKU METODĄ FAL STOJĄCYCH

POMIAR STRUMIENIA PŁYNU ZA POMOCĄ ZWĘŻEK.

α k = σ max /σ nom (1)

Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnień mechaniki płynów

Ćwiczenie laboratoryjne Parcie wody na stopę fundamentu

HYDRAULIKA KOLUMNY WYPEŁNIONEJ

Prędkości cieczy w rurce są odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekrojów rurki.

Parametry układu pompowego oraz jego bilans energetyczny

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

Destylacja z parą wodną

Przemiana izochoryczna. Prawo Charlesa

Opory przepływu powietrza w instalacji wentylacyjnej

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘśEŃ BADANIE ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO METODĄ STATYCZNĄ. POMIAR MAŁYCH DEFORMACJI

BADANIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

Temat ćwiczenia. Wyznaczanie mocy akustycznej

Wytrzymałość udarowa powietrza

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

BADANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA

M10. Własności funkcji liniowej

W zaleŝności od charakteru i ilości cząstek wyróŝniamy: a. opadanie cząstek ziarnistych, b. opadanie cząstek kłaczkowatych.

Transkrypt:

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW Ćwiczenie N 7 PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

. Cel ćwiczenia Doświadczalne i teoretyczne wyznaczenie profilu prędkości w rurze prostoosiowej 2. Podstawy teoretyczne: Kształt profilów prędkości przepływu płynu w rurociągu jest róŝny dla ruchu laminarnego i turbulentnego. Dla przepływu laminarnego w rurze prostoosiowej profil prędkości przyjmuje kształt paraboli (rys. ) o równaniu: gdzie: 2 2 ( R r ) p =, () 4 µ l p - spadek ciśnienia na odcinku przewodu o długości l, µ - dynamiczny współczynnik lepkości. Prędkość maksymalna występuje w osi przewodu i wynosi: p 2 = R. (2) 4 ηl W praktyce najczęściej występuje przepływ turbulentny. Aby określić zaleŝność opisującą profil prędkości przepływu naleŝy rozwiązać równanie Reynolds a. Do wyznaczenia rozkładu prędkości w pobliŝu ścian przewodu, przyjęto model przedstawiony na rys. 2. W podwarstwie, o grubości δ, rozkład prędkości jest liniowy i opisuje go równanie

τ 0 =, (3) µy gdzie: τ 0 - napręŝenie styczne na ścianie, y - odległość od ściany rury. Po wprowadzeniu hipotezy Prandtla dotyczącej tzw. drogi mieszania uzyskuje się wzór opisujący profil prędkości w rdzeniu turbulentnym: gdzie: τ * = - prędkość tarcia. ρ 0 * y = * ln + β ln β, (4) κ κ Stałe κ i β wyznaczane są eksperymentalnie, dla przewodu o przekroju kołowym wynoszą odpowiednio około 0,4 i,5. Po podstawieniu wartości współczynników κ i β otrzymamy równanie: * y = * 2,5ln + 5, 5. (5) Z równania (5) widać, Ŝe profil prędkości w rdzeniu turbulentnym jest logarytmiczny. Profil opisanym powyŝszym równaniem nazywany jest uniwersalnym profilem prędkości. W przybliŝeniu rozkład prędkości dla przepływu turbulentnego moŝna wyrazić równaniem: R promień rurociągu, r [ 0, R] n r =. (6) R n współczynnik zaleŝny od liczby Reynolds a ( n = 2, logre, 9 ) ZaleŜność współczynnika n od liczby Reynolds a przestawiono na rys. 3:

Na rys. 4 przedstawiono rozkład prędkości w zaleŝności od liczby Reynolds a. Badania przepływów doświadczalnymi. turbulentnych najczęściej przeprowadza się metodami 3. Stanowisko pomiarowe Schemat stanowiska pomiarowego przedstawiono na rys. 5. h Rys. 5. Schemat stanowiska pomiarowego.

Stanowisko składa się następujących elementów: rurociągu z przezroczystego tworzywa, rurki Pitota, mikromanometru, termometru, suwmiarki. Rys. 6. Stanowisko pomiarowe Rurociągiem przepływa powietrze o regulowanym strumieniu objętości q v, tłoczone przez wentylator. Rurka Pitota słuŝy do pomiaru ciśnienia całkowitego. Ciśnienie statyczne jest mierzone na ścianie rurociągu. Przyjęto, Ŝe ciśnienie statyczne jest stałe w całym przekroju rury. Uchwyt rurki Pitota umoŝliwia jej przesuwanie w kierunku pionowym oraz pomiar rzędnej połoŝenia osi tej rurki względem osi rury. 4. Przebieg i program ćwiczenia: Pomiary rozkładu prędkości naleŝy wykonać dla trzech róŝnych strumieni przepływu płynu w rurociągu. Ciśnienie dynamiczne mierzyć w kilkunastu punktach, rozłoŝonych wzdłuŝ średnicy. Pomiary naleŝy przeprowadzić po ustaleniu się temperatury powietrza w rurociągu. W celach kontrolnych obserwować termometr i odnotować ewentualne zmiany temperatury. r Profil prędkości we współrzędnych bezwymiarowych, przedstawić graficznie. R Wykres powinien zawierać kilka profili prędkości otrzymywanych w wyniku własnych pomiarów oraz profil porównawczy obliczony ze wzoru profilu naleŝy obliczyć wartość liczby Reynolds a r = R n. Dla kaŝdego

sd 2 sr Re = = v v r Prędkość średnią s wyznacza się z wykresu = f. W tym celu dzieli się pole R przekroju rury na co najmniej 4 pierścienie o równych polach i określa prędkość w środku kaŝdego z nich. Średnia arytmetyczna tych prędkości jest równa prędkości średniej s. 5. Przykładowe obliczenia Dla punktu pomiarowego = h h = 8 37 = 0,697 ρw 3 000 m = 2g h = 2 9,8 37 0 = 24, 8 ρ,79 s p i 2 3 4 r i /R 0,33 0,62 0,800 0,950 i m/s 24,48 24,6 23,55 23,58 4 23, 58 + 23,55 + 24, 6+ 24, 48 m sr = i = = 24,06 s 4 i= 4 srdρ p 24,06 0,08,79 Re = = = 22 500 5 µ,808 0 2,log Re,9 r 2,log22500,9 = = ( 0,975) = 0, 658 R teor Lp Li r h r/r / (/ )teor mm mm mm,0 39,0 8,0 0,975 0,697 0,658 2 3 9 20 2

.0 0.9 0.8 0.7 Przepływ laminarny n=8,8 n=6,4 0.6 V/V 0.5 0.4 0.3 0.2 0. 0 0. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9.0 r/r