Katedra Energetyki i Ochrony Środowiska
Laboratorium z mechaniki płynów
Temat dwiczenia:
„Określanie średniej prędkości przepływu
gazu”
Data dwiczenia:
20.04.2010r.
Grupa 13A
WIMiR
Mleczko Agnieszka
Ocena:
1. Cel dwiczenia:
Celem dwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie średniej prędkości przepływu gazu w
rurociągu przy zastosowaniu różnych metod pomiaru oraz dokonanie ich porównania.
2. Schemat stanowiska pomiarowego:
Określenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych PN-
93/M-53950/01.
1 – zwężka pomiarowa
2 - rurka Prandtl’a
3. Wyniki przeprowadzonych pomiarów:
Określenie średniej prędkości przepływu gazu w oparciu o pomiar rurką spiętrzającą
Prandtl’a.
L.p.
H [mm]
h
1
[mm]
h
2
[mm]
h = h
2
– h
1
[mm]
1
550
53
60
7
2
500
51
60
9
3
450
48
62
14
4
400
45
62
17
5
350
44
62
18
6
300
43
62
19
7
250
44
62
18
8
200
47
60
13
9
150
48
60
12
10
100
54
60
6
gdzie:
H – głębokośd zanurzenia rurki;
h
1
– wartośd wysokości ciśnienia całkowitego odczytana z rurki manometrycznej;
h
2
- wartośd wysokości ciśnienia statycznego odczytana z rurki manometrycznej;
h – obliczona wartośd wysokości ciśnienia dynamicznego.
Zmierzona wartośd wysokości ciśnienia dynamicznego przed zwężką: h
1
= 21[mm].
4. Wyniki obliczeo:
a). Dane wejściowe:
Średnica rurociągu:
Średnica zwężki:
Współczynnik kontrakcji:
b). Wielkości zmierzone:
Temperatura otoczenia:
Wilgotnośd względna:
Ciśnienie atmosferyczne:
5. Metoda I – obliczenie średniej prędkości przepływu gazu przy użyciu zwężek pomiarowych
wg PN-93/M-53950/01.
a). Wyznaczenie gęstości powietrza wilgotnego przed zwężką :
gdzie:
- gęstośd powietrza w warunkach normalnych;
[Pa] – ciśnienie powietrza w warunkach normalnych;
- temperatura powietrza w warunkach normalnych;
- ciśnienie bezwzględne powietrza przed zwężką;
- gęstośd cieczy manometrycznej;
- przyspieszenie ziemski.
Odczytano z tablic:
- gęstośd pary wodnej nasyconej w temperaturze T;
- ciśnienie pary wodnej nasyconej suchej w temperaturze T.
b). Wyznaczenie liczby ekspansji ε
1
dla powietrza za zwężką:
gdzie:
Κ=1,4 – wykładnik adiabaty;
- spadek „wysokości ciśnienia” na zwężce;
- spadek ciśnienia na zwężce;
– liczba przepływu.
c). Wyznaczenie współczynnika przepływu C’ metodą iteracyjną:
– liczba Reynoldsa:
d). Wyznaczenie strumienia objętości na podstawie obliczonego współczynnika C’:
e). Wyznaczenie prędkości średniej na podstawie :
- pole przekroju wewnętrznego kanału.
f). Wyznaczenie rzeczywistej liczby Reynoldsa:
ν=8,62069·10
-6
Re
rz
=543320
->obliczony strumieo objętości jest rzeczywistym strumieniem objętości gazu
przepływającego w rurociągu.
g). Obliczenie strumienia masy:
6. Metoda II - obliczenie średniej prędkości przepływu gazu w oparciu o pomiar rurką
spiętrzającą Prandtl’a.
a). Średnia prędkośd przepływu gazu na poszczególnych wysokościach:
L.p.
h [m]
v [m/s]
1
0,007
9,883
2
0,009
11,206
3
0,014
13,977
4
0,017
15,402
5
0,018
15,848
6
0,019
16,283
7
0,018
15,848
8
0,013
13,469
9
0,012
12,94
10
0,006
9,15
b). Obliczenie prędkości średniej:
Średnia wysokośd ciśnienia dynamicznego
Średnia wartośd ciśnienia dynamicznego:
Średnia prędkośd przepływu:
c). Objętościowe natężenie przepływu:
d).Masowe natężenie przepływu:
e). Wykres zależności rozkładu prędkości od głębokości zanurzenia rurki Prandtl’a:
7. Wnioski:
Różnica w otrzymanych prędkościach średnich przepływu gazu przez rurociąg może
byd spowodowana turbulencjami występującymi w rurociągu, niedokładności przyrządów
manometrycznych, ograniczeo konstrukcyjnych rurki Prandtl’a a a także błędach przy
odczycie wskazao z urządzeo pomiarowych.
Z przeprowadzonego doświadczenia metodą II wynika, że największa prędkośd
przepływu gazu jest na wysokości osi rurociągu. Przy ściankach rurociągu prędkośd
przepływu gazu jest mniejsza z racji występowania tam sił tarcia.
0
100
200
300
400
500
600
0
5
10
15
20