1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zdobycie umiejętności praktycznej określenia wydatku za pomocą metody pomiaru rozkładu prędkości dla przepływu osiowo - symetrycznego.

Poznanie wybranych metod pomiaru ww. rozkładu prędkości przepływu

2.Metoda pomiarowa.

W ćwiczeniu określamy wydatek z wykorzystaniem pomiaru prędkości wzdłuż promienia przewodu. Rozkład ten otrzymujemy mierząc ciśnienie przepływającego przez przewód gazu (w ćwiczeniu - powietrza), wzdłuż jego promienia przy pomocy rurki Prandtla oraz kryzy.

Schemat stanowiska pomiarowego.

Przepływ powietrza w gładkim przewodzie powoduje praca wentylatora mechanicznego. Wydatek zmienia się przy pomocy regulatora wydatku zamocowanego na wlocie przewodu stanowiska pomiarowego. Ciśnienie to, jak już wspomniałem mierzone jest za pomocą rurki Prandtla, podłączonej do mikromanometra, który wypełniony jest płynem umożliwiającym odczyt ciśnienia na skali przyrządu, a zarazem, którą przesuwać można wzdłuż promienia przewodu. Drugi mikromanometr (o budowie identycznej jak ww.) podłączony jest do kryzy.

3. Przebieg ćwiczenia.

Po ustaleniu kąta nachylenia mikromanometrów na zadany kąt  ustawiamy dowolny wydatek na regulatorze wydatku. Następnie dokonujemy pomiaru ciśnienia wzdłuż promienia gładkiego przewodu przesuwając rurkę Prandtla zamocowaną na opuszczanej ruchomej skali za każdym razem o 3mm. Zapisujemy położenie rurki, wskazania mikromanometru oraz ciśnienie na kryzie w poniższej tabeli:

Cześć pomiarowa				Cześć obliczeniowa
Lp.	R [mm]	Lprandtla [mm]	Lkryzy [mm]	pd [Pa]	V [m/s]	R x v(R) [m^2/s]
1	4	81	71	25,272	6,235	0,02494
2	7	90	71	28,08	6,572	0,046004
3	10	95	71	29,64	6,752	0,06752
4	13	98	71	30,576	6,858	0,089154
5	16	96	71	29,952	6,778	0,108608
6	19	98	71	30,576	6,858	0,130302
7	22	98	71	30,576	6,858	0,150876
8	25	101	71	31,512	6,962	0,17405
9	28	112	71	34,944	7,332	0,205296
10	31	126	71	39,312	7,776	0,241056
11	34	130	71	40,56	7,899	0,268566
12	37	134	71	41,808	8,019	0,296703
13	40	135	72	42,12	8,049	0,32196
14	43	136	72	42,432	8,079	0,347397
15	46	137	71	42,744	8,109	0,373014
16	48	137	71	42,744	8,109	0,389232

4. Przykładowe obliczenia.

Dane do obliczeń:

Dla średnicy gładkiego rurociągu: d_r = 0,096 m i średnicy kryzy: d_k = 0,0756 m , moduł kryzy

m =0,62, F₂ = 0,0045 m².

,
,
,
, g= 10m/s²

Obliczanie wartości ciśnienia:

przy l= 81mm = 0,081m;

Obliczanie prędkości powietrza w punktach pomiarowych:

Obliczenie iloczynu
[m²/s]:

R= 4mm = 0,004m x 6,235 m/s = 0,02494 m²/s

Wykres rozkładu prędkości R x V(R) =f(R) (załącznik nr 1).

Obliczenie pola trójkąta pod wykresem R x V(R) =f(R) w granicy 0 - 48 [mm]:

F = ½ x a x h

a = 4,8 [cm]

h = 15 [cm]

F = ½ x 4,8cm x 15cm = 36 cm²

Obliczenie rzeczywistego wydatku objętościowego:

cm² x
= m³/s

Obliczenie średniego wychylenia cieczy w mikromanometrze podłączonym do kryzy:

liczba pomiarów - n_i = 16

l_śr = 71 [mm]

Obliczenie wysokości słupa cieczy manometrycznej:

h = l_śr x sin = 0,071m x 0,1 = 0,0071m

Obliczenie wydatku teoretycznego kryzy:

[m³/s]

Obliczenie współczynnika wydatku dla kryzy:

5. Wnioski.

W ćwiczeniu obliczyliśmy objętościowy wydatek rzeczywisty dla przepływu osiowo symetrycznego w badanej gładkiej rurze. W obliczeniach przyjąłem kilka uproszczeń np.: g = 10m/s², dlatego możliwe są pewne niedokładności w wynikach obliczeń.

Ponadto w obliczeniach nie wzięliśmy pod uwagę strat ciśnienia na kryzie, a także założyliśmy równomierny rozkład prędkości przepływu w przekroju przewodu.

Z powyższego ćwiczenia dowiedziałem się jakie istnieją przykładowe metody pomiarów przepływów gazów lub cieczy w gładkich przewodach. W jaki matematyczny sposób możemy obliczyć wydatek rzeczywisty przepływającej substancji.

---