POLITECHNIKA LUBELSKA
Katedra Mechaniki Stosowanej
LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW
Piotr Leszko
Ćwiczenie nr: 11/12
Grupa: MD 106,2b/AI
Rok: 1996/97
Temat: Pomiar przepływu powietrza zwężką
Venturiego; Cechowanie rurki Prandtla dla
powietrza.
Data wykonania:
97.04.23
Ocena:
1.Podstawy teoretyczne:
I. Objętościowy wydatek Qr wyznaczamy ze wzoru:
gdzie:
Qr - rzeczywisty wydatek przepływu;
e -ściśliwość gazu - zależny od Dp zwężki i wykładnika adiabaty k =cp/cv , dla powietrza przy 0,02 ³Dp/p1
e przyjmuje wartości równe e ³0,98 , zaś przy 0,1 ³Dp/p1 jest równy e ³0,95. Przy prędkościach małych
przyjmujemy e @ 1. Odczytać go należy z wykresu e od Dp/p1 na stanowisku pomiarowym;
a - współczynnik przepływu zwężki odczytać z tablicy i wykresu stosując przy obliczaniu Qe metodę kolejnych
przybliżeń ;
m - współczynnik wydatku zwężki, określa się go doświadczalnie;
Qt - wydatek teoretyczny;
h - wysokość różnicy ciśnień;
g - ciężar właściwy czynnika pomiarowego;
S1 S2 - przekroje poprzeczne odpowiednio za zwężką i w zwężce.
m - stała zwężki;
g - przyspieszenie ziemskie g=9,81 m/s2;
W tym celu mierzymy nadciśnienie p1n i różnicę ciśnień Dp. oraz temperaturę T. Dla określenia ciśnienia całkowitego p1 powietrza w rurze, od ciśnienia p1ndodamy ciśnienie atmosferyczne pa, p1=p1n+pa. Ciężar właściwy powietrza w rurze wyznaczymy z równania stanu:
p1/g = RT
R=29,3 m/K - stała gazowa odniesiona do jednostki ciężaru
Metoda kolejnych przybliżeń :
Dla wyznaczonej wartości m znajdujemy w tablicy wartość a (rys. IV.7). Następnie obliczamy Qr i liczbę Reynoldsa Re1 dla danego a (prędkość v1 obliczamy wg wzoru :
v1=4Qr/pd12
a współczynnik lepkości n znajdujemy z tablic). Jeżeli obliczone Re1 jest większe od liczby Reynoldsa odpowiadającej linii granicznej, to obliczanie Qr jest zakończone. W przeciwnym wypadku należy odczytać wartość a odpowiadającą Re1. Powtórzyć obliczenia Qr i Re, odczytać nową wartość a i po raz trzeci obliczyć Qr, przyjmując wynik za ostateczny.
II. Dla wyznaczenia współczynnika prędkości K rurki Prandtla dla powietrza w oparciu o wzór:
w tym celu mierzymy różnicę ciśnień psp - p¥ w rurce Prandtla, temperaturę T i nadciśnienie p1n powietrza w rurce oraz rzeczywisty wydatek Qr przepływu i ciśnienie atmosferyczne pa. W oparciu o zmierzone wielkości wyznaczamy gęstość r z równania stanu
p1/r=gRT
Prędkość vr¥ - jest maksymalną prędkością vmax rozkładu prędkości dla uzyskiwanych w ćwiczeniu prędkości przepływu, liczba Reynoldsa Re1 mieści się w granicach 104¸105 i wtedy przyjmiemy:
vsr/vmax = vsr/vr¥ = 0,8
Równanie na wydatek objętościowy:
Qr = 0,8 p R2 vr¥
wykorzystamy do wyznaczania vr¥.
matgar6