SPRAWOZDANIE

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA

MECHANIKA PŁYNÓW: WYZNACZANIE STRAT ENERGII W PRZEPŁYWIE PŁYNU RZECZYWISTEGO

ADAM WANAT IMIR, GR. 2

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z rodzajami strat ciśnienia, występującymi w czasie przepływu gazu przez rurociąg zbudowany z różnego rodzaju kształtek i odcinków prostoliniowych.

W ćwiczeniu zostaną wyznaczone doświadczalnie straty ciśnienia w instalacji laboratoryjnej, a ich wartości eksperymentalne porównamy z obliczeniami analitycznymi przeprowadzonymi według normy PN-76/M34034.

2. Przebieg ćwiczenia

- Wyznaczenie rozkładu ciśnienia i prędkości gazu wzdłuż długości rurociągu oraz obliczenie z różnicy ciśnień za i przed przeszkodą miejscowych strat ciśnienia /eksperyment/

- Obliczenie strat ciśnienia na skutek oporów miejscowych oraz tarcia na podstawie normy PN-76/M34034 /weryfikacja/

3. Schemat stanowiska laboratoryjnego

W entylator

Dane:

d = 100 [mm]

D = 180 [mm]

d_kryzy = 75 [mm]

Na schemacie przedstawiono odcinek rurociągu tłocznego wentylatora promieniowego, dla którego należy wyznaczyć rozkład ciśnień statycznych, rozkład prędkości wyliczonych z równań ciągłości przepływu wzdłuż długości rurociągu.

W czasie przepływu gazu na poszczególnych odcinkach rurociągu zachodzą straty ciśnienia na skutek tarcia o ścianki rury.

Temperatura i wilgotność gazu w rurociągu są równe parametrom otoczenia.

Tabela pomiarowa:

h_i – wysokość nadciśnienia lub podciśnienia statycznego w rurociągu w [mm słupa alkoholu]

p_i – wartość podciśnienia lub nadciśnienia statycznego w [Pa] obliczona zgodnie ze wzorem:

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

[Pa]

W celu wyznaczenia wartości w 8 pkt pomiarowym należy od odjąć wartość h₇.

4. Obliczenia doświadczalne

Obliczenie strumienia objętości :

Obliczenie prędkości przepływu strumienia w poszczególnych przekrojach (100, 180 mm):

;

;

Obliczenie strat ciśnienia z danych doświadczalnych

• Straty na rozszerzeniu (1-2) (NR)

[Pa]

[Pa]

• Straty na konfuzorze (4-5)(K)

[Pa]

• Straty na kryzie (7-10)(KR)

[Pa]

[Pa]

[Pa]

• Straty tarcia (6-7)(TR)

[Pa]

• Suma strat z obliczeń z doświadczenia

[Pa]

[Pa]

5. Obliczenia teoretyczne strat ciśnienia wg PN-76/M-34034

• Straty ciśnienia na rozszerzeniu (1 – 2) wg PN-76/M-34034; PN – str. 16, poz. 25

[Pa]

Wg PN

• Obliczenie liczby Reynoldsa wg PN-76/M-34034

v – współczynnik lepkości kinematycznej = (dla )

• Określenie współczynnika strat liniowych (tarcia) rur wg PN-76/M-34034

Założenie: dla rury hydraulicznej o współczynniku chropowatości względnej np.

Dla

Dla

• Straty ciśnienia na konfuzorze wg PN-76/M-34034

[Pa]

wg PN poz. 6 dla

Wg poprzedniego pkt

• Straty ciśnienia na kryzie wg PN-76/M-34034

Wg PN

Gdzie:

z = 1,47

• Straty ciśnienia na tarcie w rurociągu wg PN-76/M-34034

• Suma strat ciśnienia obliczonych wg PN-76/M-34034

6. Wnioski:

Wyniki obliczeń przeprowadzonych na podstawie odczytanych wysokości słupków alkoholu obarczone są niewielkim błędem. Możemy jednak się domyślać, że błąd nie jest drastycznie duży, ponieważ załączone obliczenia teoretyczne ukazują podobne wyniki strat końcowych. Różnica pomiędzy wynikami teoretycznymi a obliczonymi na podstawie odczytanych danych spowodowana jest również faktem, że teoria nie przewiduje niektórych warunków, które mogą występować w rzeczywistości.

Niepokojący jest jednak wynik strat na kryzie, który teoretycznie powinien być największy z uwagi na fakt występowania podciśnienia. Domyślam się, że jest to spowodowane błędnym odczytem wysokości słupa alkoholu w manometrze cieczowym.

Wyniki teoretyczne mogą się również różnić od teoretycznych z powodu stosowanych zaokrągleń wyników.

W przepływie laminarnym straty są niewielkie i są spowodowane tylko występującym zjawiskiem tarcia.

W przepływie zaburzonym występują oprócz tarcia również straty lokalne.