POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD fluid.itcmp.pwr.wroc.pl/~znmp/dydaktyka/wzzmp/cw_4_POMIAR_STR 

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD...

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -1-Opracowa: Henryk Kudela

    (1)

    Rys.1 Schematyczne przedstawienie przepywu przezprzewenie

    POMIAR STRUMIENIA PRZEPYWU METOD ZWKOW - KRYZA.

    Do pomiaru strumienia przepywu w rurach metod zwkowuywa si trzech typw zwek pomiarowych. S to kryzy, dysze orazzwki Venturiego. (rysunek obok)

    We wszystkich tych przyrzdach wystpuje zwenie przekrojuprzepywowego. Wywouje to przewenie gwnego strumieniaprzepywu. Przewenie charakteryzuje si wspczynnikiemprzewenia zwki

    gdzie d jest rednic przewenia, D rednic rurocigu. (rys 1).Przewenie wywouje wzrost prdkoci przepywu , a to pociga za sob spadek cinienia.

    Z rwnania Bernoulliego zastosowanego do przekrojw przed i za zwk oraz z rwnania cigociotrzymujemy:

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -2-Opracowa: Henryk Kudela

    (2)

    (3)

    (4)

    przy czym D2 zastosowano do przekroju strugi przewonej. Zjawisko dodatkowego przeweniastrugi, wynikajce z przepywu przez przekrj o ostrych krawdziach (zazwyczaj dotyczy to opywukrawdzi tworzcych kt prosty) nazywa si vena contracta. Ze wzgldu na przewenie strugiprdko wewntrz strugi jest wiksza ni w samym przeweniu. Eliminujc z rwna prdko V1przy pomocy rwnania cigoci otrzymujemy rwnanie na strumie objtoci:

    Rwnanie (3) nie jest jednak rwnaniem dokadnym. Nie uwzgldnione zostay w rwnaniu energiistraty hydrauliczne. W praktyce chcielibymy te unikn koniecznoci zajmowania si zjawiskiemvena - contracta. Dlatego przyjmuje si, e $=d/D. D2 /D. Wprowadza si do rozwaawspczynnik przepywu C i kalibruje si pomiary zwk dla wzoru:

    gdzie Az oznacza przekrj zwki, Az=Bd2/4. Z analizy wymiarowej mona wywnioskowa , e C jest

    funkcj $ oraz ReD, C=f($ ,ReD), gdzie ReD=V1D/

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -3-Opracowa: Henryk Kudela

    Rys.2 Kryza pomiarowa wg ISO 1932

    Rys.3 Wykres zalenoci wspczynnika przepywu C w zalenociod Re oraz $ dla kryzy.

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -4-Opracowa: Henryk Kudela

    Rys. 4 Ksztat dyszy pomiarowejwedug ISO 1932

    Rys. 5. Wykresy zalenoci wspczynnika przepywu od liczby Re

    oraz $ dla kryzy.

    B. Dysza

    Na rys. 4 przedstawiono przekrj dyszy, a na rys. 5 wykres zalenoci wspczynnikaprzepywu od liczby Reynoldsa i przewenia zwki $.

    Zwraca uwag fakt, e wspczynnik przepywu jest bliski jednoci i sabo zaley odwspczynnika przewenia $.

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -5-Opracowa: Henryk Kudela

    Rys.6 Ksztat dyszy Venturiego (ISO)

    Rys.7 Zaleno liczby przepywu od wspczynnika

    przewenia $ dla dyszy Venturiego (ISO).

    C. Zwka Venturiego

    Wyrnia si klasyczne zwki Venturiego oraz dysze Venturiego. Klasyczna zwkaVenturiego charakteryzuje si stokow czci zbien o kcie 21o, odcinkiem prostym o staejrednicy (gardziel) i stokow czci rozbien o kcie od 7o do 15o. Wspczynniki przepywu dlazwki jest bliski jednoci.

    Na rys 6. przedstawiono dysz Venturiego z dyfuzorowym wejciem i stokow czciwyjciow o kcie nie wikszym ni 15o. Ten tym zwki Venturiego przeznaczony jest do pracy wstosunkowo wskim zakresie liczb Reynoldsa od 1.5A105 do 2A106.

    Wykres zalenoci wspczynnika C od liczby Reynoldsa dla dyszy Venturiegoprzedstawiono na rys.7.

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -6-Opracowa: Henryk Kudela

    Rys. 8. Wykresy wysokoci strat hydraulicznychodniesionych do wysokoci prdkoci w

    przeweniu

    (5)

    Na rys.8 przedstawiono wykresy porwnawczy zalenoci strat hydraulicznych hmodniesionych do wysokoci prdkoci w przeweniu V2/2g w zalenoci od liczby Reynoldsa dlawszystkich zwek. Z wykresu wida, e najwiksze straty hydrauliczne wytwarza przepyw przezkryz , najmniejsze otrzymuje si dla zwki Venturiego.

    PROGRAM WICZENIA.

    1. Wyznaczy zaleno wspczynnika przepywu C dla trzech rnych ksztatw otworutarczy zwki przedstawionych na rysunku 9 w zalenoci od liczby Reynoldsa i wspczynnikaprzewenia zwki. Odczytw cinienia statycznego dokonywa w systemie D, D/2, czyli wodlegoci jednej rednicy przed kryz i D/2 za kryz. Cinienie odczytywa punktowo (nie zwykresu rozkadu cinienia) zadajc (x=1.8 ,y=0.1) oraz (x=2.1,y=0.1) (ukad wsprzdnychulokowany jest w rodku rurocigu, rednica rurocigu wynosi D=0.2). Na wlocie do rurociguzadajemy rwnomierny profil prdkoci U. Std znamy strumie objtoci w rurocigu q=UA1 .Wspczynnik przepywu obliczamy ze wzoru (4):

  • Laboratorium komputerowe z wybranych zagadnie z mechaniki plynw.

    -7-Opracowa: Henryk Kudela

    Rys. 9 Ksztaty otworu kryzy przyjte do badanumerycznych

    Porwna, z wspczynnikiem podawanym przez program. Do oblicze przyj ReD=5A104, 105 oraz

    5A105; $=0.4, 0.5, 0.6.

    2. Przeprowadzi analiz wskazujc, ktry ksztat kryzy byby najkorzystniejszy z punktu widzenianajmniejszych strat hydraulicznych oraz najkrtszej strefy recyrkulacyjnej za zwk. Sporzdzizaleno )p/DVp

    2/2=f(Re, $) dla kadego rodzaju ksztatu otworu kryzy. Zwrci uwag, e wprogramie podawana jest liczba Reynoldsa dla przewenia Red.

    Page 1Page 2Page 3Page 4Page 5Page 6Page 7