|
|
Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym
Cel ćwiczenia
Głównym celem ćwiczenia jest wyznaczenie rozkładu prędkości gazu podczas przepływu przez rurę o przekroju kołowym. Dalszym celem jest porównanie profilu uzyskanego na podstawie pomiaru lokalnych prędkości z profilem obliczonym za pomocą odpowiednich równań. Kolejnym celem ćwiczenia jest wyznaczenie średniej prędkości przepływu przez rurę.
Schemat układu pomiarowego
1 - rura pomiarowa
2 - wentylator tłoczący powietrze
3 - zasuwa do regulacji strumienia objętości powietrza
4 - dwie rurki Prandtla
5 - podziałka milimetrowa
6 - mikromanometry (pomiar ciśnienia dynamicznego)
7 - kryza pomiarowa
Obliczenia
Gęstość powietrza
dla p=101325 Pa i T=250C (298K)
[kg/m3]
Obliczenie Δp - zmierzony spadek ciśnienia w mm CH3OH przeliczamy na jednostki układu SI wg. zależności:
Obliczenie wr - prędkości lokalnych [m/s]:
[m/s]
[m/s]
Obliczenie WśrC - prędkości średniej na podstawie wykresu wr=f(r) za pomocą całkowania graficznego [m/s]:
; D - średnica rury r - odległość od osi rury w kier. normalnym
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
Obliczenie prędkości średniej uzyskanej z pomiaru spadku ciśnienia na kryzie - wśrD - z zależności:
;
[Pa]
d0 - średnica otworu kryzy [mm] ; dr - średnica rurociągu przed kryzą [mm]
Δh - wskazanie manometru, [m H2O]
[Pa]
[Pa]
[m/s]
[m/s]
Wnioski
Różnice pomiędzy pomiarem teoretycznym a rzeczywistym wynikami są dość duże; być może wynika to z niedoskonałości aparatury pomiarowej oraz z faktu, że jest to przepływ burzliwy. Pomiar dowodzi, że prędkość gazu jest większa w środku rury, niż przy jej ścianach. Profile przepływu widoczne są na załączonych wykresach.
|
Pomiar I |
||||||||||||||||
|
poziom |
pion |
|||||||||||||||
r [mm] |
pd [mm CH3OH] |
Δp [mm H2O] |
Δp CH3OH [Pa] |
wr [m/s] |
wśrC [m/s] |
wśrD [m/s] |
pd [mm CH3OH] |
Δp [mm H2O] |
Δp CH3OH [Pa] |
wr [m/s] |
wśrC [m/s] |
wśrD [m/s] |
|||||
1,5 |
13,8 |
188,0 |
107,19 |
13,44 |
12,8368 |
13,0366 |
15,8 |
188,0 |
122,73 |
14,39 |
13,2629 |
13,0366 |
|||||
11,5 |
20,8 |
|
161,57 |
16,51 |
|
|
20,4 |
|
158,46 |
16,35 |
|
|
|||||
21,5 |
23,0 |
|
178,65 |
17,36 |
|
|
21,6 |
|
167,78 |
16,82 |
|
|
|||||
31,5 |
23,8 |
|
184,87 |
17,66 |
|
|
22,4 |
|
173,99 |
17,13 |
|
|
|||||
41,5 |
24,0 |
|
186,42 |
17,73 |
|
|
22,8 |
|
177,10 |
17,28 |
|
|
|||||
51,5 |
24,2 |
|
187,97 |
17,80 |
|
|
23,6 |
|
183,31 |
17,58 |
|
|
|||||
61,5 |
24,8 |
|
192,64 |
18,02 |
|
|
24,6 |
|
191,08 |
17,95 |
|
|
|||||
71,5 |
25,4 |
|
197,30 |
18,24 |
|
|
25,0 |
|
194,19 |
18,10 |
|
|
|||||
81,5 |
25,4 |
|
197,30 |
18,24 |
|
|
24,6 |
|
191,08 |
17,95 |
|
|
|||||
91,5 |
23,2 |
|
180,21 |
17,43 |
|
|
22,0 |
|
170,89 |
16,98 |
|
|
|||||
98,5 |
15,8 |
|
122,73 |
14,39 |
|
|
16,0 |
|
124,28 |
14,48 |
|
|
|
Pomiar II |
||||||||||||
|
poziom |
pion |
|||||||||||
r [mm] |
pd [mm CH3OH] |
Δp [mm H2O] |
Δp CH3OH [Pa] |
wr [m/s] |
wśrC [m/s] |
wśrD [m/s] |
pd [mm CH3OH] |
Δp [mm H2O] |
Δp CH3OH [Pa] |
wr [m/s] |
wśrC [m/s] |
wśrD [m/s] |
|
1,5 |
11,8 |
142,0 |
91,66 |
12,43 |
11,8303 |
11,3299 |
15,8 |
142,0 |
97,87 |
12,85 |
12,0175 |
11,3299 |
|
11,5 |
17,0 |
|
132,05 |
14,92 |
|
|
20,4 |
|
125,83 |
14,57 |
|
|
|
21,5 |
18,6 |
|
144,48 |
15,61 |
|
|
21,6 |
|
138,26 |
15,27 |
|
|
|
31,5 |
19,0 |
|
147,58 |
15,78 |
|
|
22,4 |
|
141,37 |
15,44 |
|
|
|
41,5 |
19,2 |
|
149,14 |
15,86 |
|
|
22,8 |
|
142,92 |
15,52 |
|
|
|
51,5 |
19,2 |
|
149,14 |
15,86 |
|
|
23,6 |
|
144,48 |
15,61 |
|
|
|
61,5 |
19,0 |
|
147,58 |
15,78 |
|
|
24,6 |
|
146,03 |
15,69 |
|
|
|
71,5 |
18,8 |
|
146,03 |
15,69 |
|
|
25,0 |
|
144,48 |
15,61 |
|
|
|
81,5 |
18,6 |
|
144,48 |
15,61 |
|
|
24,6 |
|
141,37 |
15,44 |
|
|
|
91,5 |
17,4 |
|
135,16 |
15,10 |
|
|
22,0 |
|
136,71 |
15,18 |
|
|
|
98,5 |
11,2 |
|
87,00 |
12,11 |
|
|
16,0 |
|
97,87 |
12,85 |
|
|