LABORATORIUM Z PODSTAW TEORII OKRĘTU 

 

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 21 

Metody pomiaru prędkości przepływu płynu 

 

Na czym polega zasada działania młynków hydrometrycznych? Wymienić poznane urządzenia. 
 
Zasada działania młynka hydrometrycznego polega na ustalonej doświadczalnie zależności miejscowej prędkości przepływu v 
od prędkości kątowej obrotu n wirnika: V = a + kn. 
 
Natężenie przepływu jest to objętość wody przepływająca przez dany przekrój poprzeczny koryta rzecznego w jednostce czasu 
wyrażona w m

3

/s lub dm

3

/s. 

 
Młynek hydrometryczny – urządzenie w formie wiatraczka służące do punktowego pomiaru prędkości wody płynącej. Pomiar 
polega na zliczeniu obrotów wirnika w określonym czasie. Ważne jest, aby czas pomiaru nie był zbyt krótki, ponieważ wartość 
prędkości wody (szczególnie płytkich i rwących potoków górskich) ulega niewielkim ale szybkim wahaniom. Prędkość wody 
jest funkcją prędkości obrotowej wirnika, która jest ilorazem m zliczonej ilości obrotów i czasu wykonywania pomiaru. Każdy 
młynek hydrometryczny powinien być okresowo tarowany. 
 
Pomiary  przepływu  wody  są  pomiarami  wieloparametrowymi.  Jednym  z  przyrządów  służących  do  pomiaru  punktowej 
prędkości przepływu wody w korytach otwartych jest młynek hydrometryczny. Parcie przepływającej wody powoduje obrót 
wirnika młynka, którego obroty są zliczane w określonym czasie. Pomiary  wykonuje się  wzdłuż pionów hydrometrycznych. 
Przy rozmieszczeniu pionów uwzględnia się szerokość rzeki, kształt dna koryta, rozkład strug płynącej wody. Aby otrzymać 
wartość  natężenia  przepływu  niezbędne  jest  określenie  powierzchni  przekroju,  w  którym  mierzona  jest  prędkości  wody  w 
punktach pomiarowych. 
 
 

 

 

 
 
1 – skrzydełka, 
2 – oś ze ślimacznicą, 
3 – sprężyna stykowa izolowania, 
4 – trzpień stykowy na kółku zębatym, 
5 – dzwonek. 
 
 
 
Na czym polega zasada działania zwężek mierniczych? 
 
Wywołuje spadek ciśnienia stanowiącego podstawę pomiaru prędkości i ewentualnie natężenia przepływu. 
 
Na czym polega zasada działania anemometrów piętrzących? 
 
Do cieczy wprowadzamy przyrząd pomiarowy stwarzając punkt spiętrzenia, gdzie v = 0. 
 
Omówić działanie oraz zastosowanie młynków łopatkowych. 
 

Posiadają oś obrotu równoległa do kierunku przepływającego strumienia płynu. Dzielimy na młynki skrzydełkowe i śrubowe: 
Młynki skrzydełkowe  – składają się z kilku skrzydełek połączonych z piastą za pomocą ramion. Typowym przykładem jest 
młynek  skrzydełkowy  Otto  z  wirnikiem  swobodnym.  Stosowany  do  pomiaru  średniej  na  promieniu  osiowej  prędkości 
przepływu  w  strumieniu  nadążającym  za  kadłubem  modelu  statku.  Za  pomocą  kompletu  młynków  o  różnych  średnicach 
można określić promieniowy rozkład osiowej prędkości strumienia nadążającego. Młynki śrubowe (helikoidalne)  – składają 
się  z  kilku  skrzydeł  śrubowych  o  dużej  powierzchni  stosowany  do  pomiaru  prędkości  przepływu  zarówno  w  obszarach 
otwartych jak i w przewodach zamkniętych. 
 
Omówić pomiar prędkości przepływu za pomocą konfuzora tunelu kawitacyjnego. 
 
Szczegółowym przypadkiem zwężki mierniczej jest konfuzor tunelu kawitacyjnego. 
 
Niemożliwe jest dokładne zakwalifikowanie tego konfuzora do dysz mierniczych lub zwężek Venuriego, ponieważ posiada 
cechy charakterystyczne dla obu typów tych przyrządów mierniczych. 
 
Pomiar prędkości przepływu sprowadza się do zmierzenia różnicy ciśnień przed i za konfuzorem i podstawieniu uzyskanych 
wartości do wzoru. Pomiar dokonywany jest za pomocą ururki. 
 
Vc = 1/((1-m^2)^(1/2))*((2*g*(Dp/Y)^(1/2)) 
 
D 

- delta 

Y 

- gamma 

Dp 

- różnica ciśnień 

 
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie rurki Prandtla. 
 
Połączona rurka Pitota i sonda do pomiaru ciśnienia statycznego wewnątrz. Rurka Prandtla to zespół dwu współśrodkowych 
rurek  o  średnicy  zewnętrznej  D.  Posiada  ona  półkolistą  główkę  zwróconą  przeciw  prądowi.  Odbiór  ciśnienia  całkowitego 
odbywa  się  poprzez  otwór  O  umieszczony  w  punkcie  spiętrzenia.  Odbiór  ciśnienia  statycznego  odbywa  się  na  pobocznicy 
rurki za pośrednictwem otworów piezometrycznych K – bliski jedności bezwymiarowy współczynnik, który otrzymuje się z 
cechowania sondy. Zastosowanie do pomiaru rozkładu prędkości osiowej w strumieniu nadążając za modelem kadłuba statku. 
 
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie rurki Gutschego. 
 
Służy do pomiaru trzech składowych prędkości przepływu. Na kulistej nasadce znajduje się pięć równo rozłożonych otworów 
piezometrycznych. Jeden otwór znajduje się dokładnie w punkcie spiętrzania, natomiast cztery pozostałe otwory mierzą trzy 
składowe ciśnienia. Co umożliwia obliczenie trzech składowych prędkości przepływu. 
 
Omówić budowę, działanie oraz zastosowanie anemometrów termicznych. 
 
Są  to  czujniki  elektryczne  typu  termo  oporowego  przeznaczone  specjalnie  do  badania  przepływów  czynników  gazowych  i 
ciekłych.  Wykorzystane  jest  tu  zjawisko  zależności  pomiędzy  oporem  elektrycznym  przewodnika,  a  jego  temperaturą. 
Przewodnikiem jest krótki i cienki przewodnik metalowy  w postaci drutu lub taśmy, umieszczany  w  badanym przepływie i 
rozgrzany  do  temperatury  odpowiadającej  równowadze  cieplnej.  Elementem  chłodzony  przez  przepływający  czynnik  w 
stopniu zależnym przede wszystkim od prędkości i kierunku przepływu, wykazuje zmiany oporu, które zostają przetworzone 
na miarę prędkości, kierunku lub turbulencji przepływu. Stosowane są do pomiaru niskich prędkości przepływu w  obszarze 
niedostępnym dla zwykłych sond piętrzących. 
 
Omówić działanie i zastosowanie anemometrów laserowych. 
 
Działanie opiera się na wykorzystaniu zjawiska Dopplera. Polega na tym, że dwie koherentne wiązki światła wytwarzane w 
laserze  przecinają  się  w  określonym  miejscu  tworząc  obszar  pomiarowy  na  tyle  mały,  iż  można  uważać  go  za  punkt.  W 
momencie  gdy  jakaś  cząsteczka  wpadnie  do  obszaru  pomiarowego  to  spowoduje  odbicie  wiązki  promienia  laserowego. 
Wiązka  odbitego  lub  rozproszonego  światła  o  wpada  do  fotopowielacza  zaopatrzonego  w  teleskop.  Ruch  cząstki  powoduje 
przesunięcie  cząstki  światła  o  wielkość  znaną  pod  nazwą  „przesunięcia  Dopplera”.  Która  jest  wprost  proporcjonalna  do 
odpowiedniej składowej prędkości cząsteczki równej składowej prędkości przepływu w danym punkcie. 
 
Omówić wady i zalety stosowania zestawów sond piętrzących. 
 
Zalety: dokładny pomiar bardzo małych wielkości; 
Wady: pomiar punktowy; przy większej ilości sond (Rurka Gutschego) powoduje zakłócenia przepływu;