background image

Przykłady obliczeń (na podstawie pierwszego pomiary w przekroju A):

Różnica wskazań mikromanometru dotycząca ciśnienia całkowitego i ciśnienia statycznego:

l

c

l∣=∣195−258∣=∣−63∣=63[mm C

2

H

5

OH ]

Ciśnienie powietrza w przybliżeniu równe ciśnieniu atmosferycznemu:

pp

a

= 

Hg

gz

a

1000

[

m

2

]

pp

a

=13600∗9,81∗742

1000

=

98994,67 [ m

2

]

Temperatura [K]

]=t

o

[

]273,15

=19273,15=292,15[ ]

Gęstość powietrza w przekroju pomiarowym:

=

p

RT

[

kgm

3

]

=

98994,67

287∗292,15

=

1,18[kgm

3

]

Prędkość przepływu:

v=

2∗

m

g∗∣l

c

l∣

1000∗∗k

[

s]

=

2∗820∗9,81∗63

1000∗1,18∗2,5

=

18,53[/]

Prędkość maksymalna – w każdym przekroju jest to prędkość pomiaru trzeciego:

v

max

=

18,36[]

Dla przekroju C dodatkowo obliczamy:

Iloraz v/v

max

:

v

v

max

=

13,41
18,38

=

0,73

Prędkość średnia w przekroju:

v

śr

= 1

4

v

1

v

5

v

2

v

4

[

m]

v

śr

= 1

4

13,4113,3117,3117,93=15,62 [/]

background image

Liczba Reynoldsa:

R e=

v

śr

2∗R

R e=

15,62∗2∗0,032

15∗10

6

=

66635,64

Do narysowania wykresu rozkładu prędkości v/v

max

 = f(r/R) w przekroju C należy wykorzystać:

Z równania potęgowego Prandtla:

v=v

max

1−

r

R

 1

n

v

v

max

=

1−

r

R

 1

n

l n

v

v

max

=

l n1−

r

R

 1

n

l n

v

v

max

=

1
n

l n 1−

r

R

ln

v

v

m ax

=

l n1−

r

R

n=

l n 1−

r

R

ln

v

v

max

Dla: r/R = 0,87 i v/v

max

 = 0,74:

n=

l n 1−0,87

ln 0,74

7

r/R

v/vmax

0

1

0,5

0,96

0,87

0,74

1

0

background image

Dodatkowo dla punktu C:

Porównanie prędkości wyznaczonej z równania potęgowego Prandtla dla r/R=0,5 z 
rezultatami pomiarów:

v=v

max

1−

r

R

 1

n

=18,381−0,5

 1

7

=

16,65 [/]

Wnioski:

Przy przepływie w przewodach zamkniętych, granica warstwy przyściennej, po przebyciu 

pewnego odcinka początkowego, pokrywa się z osią przewodu. W przepływie laminarnym, 
uformowanie się rozkładu parabolicznego następuje w stosunkowa długim odcinku. Rozkład 
prędkości formuje się w wyniku równowagi sił stycznych od naprężeń lepkich i gradientu ciśnienia 
pokonującego opory tarcia.

l

p

=

0,065 R e

.

Dla przepływu turbulentnego długość odcinka początkowego jest znacznie krótsza  i praktycznie 
niezależna od Re. W obliczeniach techniczny zwykle pomija się długość l

p

 się pomija, gdyż rozkład 

prędkości jest zbliżony do prostokątnego rozkładu na wlocie do przewodu

l

p

=

25÷40 d

.

Wartość ciśnienia (mierzonego manometrem) jest tym większa im mniejsza wysokość słupa 

cieczy manometrycznej – większe ciśnienie mocniej „naciska” na słup cieczy manometrycznej, 
powodując niższy odczyt. Ciśnienie całkowite jest wyższe niż ciśnienie statyczne, więc wskazanie 
l>l

c

.

Wartość prędkości (dla r/R=0,5) wyliczonej w tabelach obliczeń – 17,62 m/s (wartość 

średnia z: 17,31 m/s i 17,93m/s) odbiega od tej wyliczonej z równania Prandtla. Różnice te 
wynikają z niedokładności określenia doświadczalnego wykładnika potęgowego 1/n.