Lista 2. Charakter i opory przepływu.

1. Proszę obliczyć średnice zastępcze dz dla przypadków rurociągów, kanału i przepływów

cieczy przedstawionych na Rys.1.

a

D

d

D

D

h

b

a/ b/ c/

d/

e/

Rys.1.

2. Woda do celów grzewczych o temperaturze 90oC płynie rurociągiem z prędkością

u = 0.0034 m/s. Przy jakiej średnicy przewodu zaczyna się przepływ turbulentny.

Współczynnik lepkości kinematycznej wynosi 0.296 · 10-6 m2/s. Odp. d > 0,26m

3. Zasadniczym elementem stanowiska jest wymiennik ciepła typu rura w rurze. Powierzchnię

grzejną wymiennika stanowi rura wewnętrzna o średnicy zewnętrznej dz= 35 mm, grubości

ścianki sw= 1.5 mm i długości 1.54 m. Średnica zewnętrzna rury zewnętrznej Dz = 50 mm, zaś

grubość ścianki sz = 3 mm. Pomiary natęŜenia przepływów dokonywane są za pomocą

zaworów i rotametrów, zainstalowanych na przewodach zasilających i wyskalowanych w l/h.

Woda gorąca z podgrzewacza jest tłoczona pompą do wewnętrznej rury wymiennika ciepła.

Woda zimna tłoczona jest do pierścieniowej przestrzeni wymiennika ciepła. Studenci

dokonali pomiarów temperatur na końcach wymiennika dla róŜnych ustawień rotametrów

wody zimnej i gorącej. Dla zestawionych danych naleŜy wyznaczyć liczby Reynoldsa oraz

określić charakter przepływu obu strumieni. Przyjąć gęstość wody 1000 kg/m3.

Lp.

mz [kg/h]

mg [kg/h]

1

100

100

2

450

450

3

700

700

4. Za pomocą zwęŜki o średnicach 150 i 80 mm dokonano pomiaru natęŜenia przepływu

wody równego 0,005 m3/s. Ile oleju przepłynie przez zwęŜkę w czasie 1 sekundy, przy

zachowaniu warunków podobieństwa dynamicznego przepływów? Współczynnik lepkości

kinematycznej w temperaturze pomiaru wynoszą dla wody 0,015 cm2/s oraz dla oleju 0,14

cm2/s.

5. Proszę obliczyć spadek ciśnienia cieczy na prostym odcinku rury gładkiej o długości 100

metrów. Rurą płynie a/ woda o gęstości 1000 kg/m3 i lepkości 0,001Pa·s, b/ gliceryna o

gęstości 1261 kg/m3 i lepkości 1480⋅10-3Pa⋅s, o temperaturze 20oC. Średnica wewnętrzna

rurociągu 50 mm. Prędkość cieczy wynosi 0,5 m/s.

6. Poziomym rurociągiem kołowym o długości 10m i średnicy 100 mm przepływa w ciągu

godziny woda o objętości 285 m3. Obliczyć spadek ciśnienia na długości rurociągu,

zakładając, Ŝe chropowatość ścian rurociągu wynosi 0,1 mm a temperatura wody 293 K.

Współczynnik lepkości kinematycznej wody wynosi 10-6 m2/s.

7. Jaki będzie spadek ciśnienia dla danych z zadania 3, jeśli zastosujemy przewód o przekroju

kwadratowym i takim samym polu powierzchni?

8. Przez kołowy rurociąg o średnicy 28x2 mm przepływa woda. W początkowej cześci

rurociągu znajduje się poziome kolanko. Zmierzona róŜnica poziomów wody w rurkach

piezometrycznych przed i za kolankiem wynosiła 32 mm. W dalszej części rurociągu

zamocowano zawór grzybkowy ( ζz = 4 ) oraz kolanko o kącie przegięcia 90o ( ζk = 0,51 ).

Dłuość rurociągu za poziomym kolankiem wynosi 15m a natęŜenie przepływu równa się

18m3/h. Oblicz całkowite straty ciśnienia na rurociągu, wartość współczynnika straty lokalnej

poziomego kolanka. O ile naleŜy zmniejszyć natęŜenie przepływu aby zniwelować straty

ciśnienia o połowę ? ( λ = 0,019 )

9. Obliczyć spadek ciśnienia przy przepływie przez poziomą rurę alkoholu metylowego.

Masowe natęŜenie przepływu wynosi 0,454 kg/s, długość rury 12m, średnica 40x4 mm. O ile

zmieni się spadek ciśnienia na długości rurociągu kiedy rura wykonana jest a) gładka ze szkła,

b) z Ŝeliwa. Temperatura cieczy wynosi 20 stopni Celsjusza, gęstość alkoholu 791 kg/m3,

lepkość 0,6·10-3 Pa·s.