[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W CHEŁMIEINSTYTUT NAUK TECHNICZNYCHLaboratorium Mechaniki PłynówĆwiczenie 2Ciśnienie w strumieniu powietrzaOpracował: dr inż. Dariusz Mika1. Wprowadzenie teoretyczne.Zależność między strumieniem przepływu a różnicą ciśnień otrzymamy poprzez analizęprzemiany energii potencjalnej (ciśnienia) w energię kinetyczną (prędkości) przy przepływieprzez zwężkę. Suma tych energii jest stała, co wyraża zasada zachowania energii (równanieBernoulliego). Dla zwężki umieszczonej w poziomym rurociągu, prawo zachowania energiiBernoulliego można wyrazić równaniem (1):22c1c2p1�½p222(1)Zgodnie z prawem zachowania ciągłości strumienia, przy założeniu nieściśliwościpłynu, można napisać:c1A1�½c2A2(2)Kiedy powietrze płynie przez rurkę (zwężkę Venturiego), której przekrój ulegazwężeniu, to prędkość przepływu w miejscu zwężenia musi być wyższa, gdyż przez różneprzekroje rurki w każdym momencie płynie taka sama ilość powietrza (ciągłość strumienia).Zostało to zobrazowane na ilustracji 1 z pominięciem ściśliwości gazów.Rys. 1. Przepływ płynu przez rurkę z przewężeniem.2. Cele ćwiczenia.Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rozkładu ciśnienia statycznego przy przepływiepowietrza przez zwężkę Venturiego. Drugim celem ćwiczenia jest zapoznanie się zmetodologią pomiaru ciśnień przy pomocy U-rurek.3.Zadania.a) wyznaczyć rozkład ciśnienia statycznego w różnych przekrojach zwężkiVenturiego,b) na podstawie otrzymanych wyników wyznaczyć prędkość przepływupowietrza w poszczególnych odcinkach zwężki.4.Przebieg ćwiczenia.Układ doświadczalny został przedstawiony na rys. 2. W trójnogu montujemy drążekstatywowy, na którym znajduje się podwójny zacisk. Zwężkę Venturiego mocujemy zapomocą zacisku uniwersalnego w zacisku podwójnym. Trzy manometry U-kształtne zwężkiVenturiego napełniamy zabarwioną wodą.Rys. 2 Stanowisko do badania przepływu w zwężce Venturiego.Ciśnienie dynamiczne strumienia wlotowego należy wyznaczyć za pomocą rurkiPrandtla ustawionej w pobliżu wlotu zwężki Venturiego.Uruchamiamy dmuchawę powietrzną a następnie mierzymy ciśnienie statyczne, jakiepowstaje w różnych przekrojach zwężki Venturiego. Po wysokości poziomu cieczy wramionach manometru widać, że w zwężeniu rurki panuje niższe ciśnienie niż przed nim,wzgl. za nim. Im większe zwężenie przekroju strumienia gazu, tym niższe jest jego ciśnieniestatyczne.5. Opracowanie wyników pomiaru.Różnicę ciśnienia między ciśnieniem statycznym panującym w zwężce a ciśnieniematmosferycznym wyznaczamy ze znanej zależności dla manometrów różnicowych typu U-rurka:pmgzgdzie:m- gęstość płynu manometrycznego [kg/m3];g- przyspieszenie ziemskie [m/s2];z- różnica między poziomami cieczy w ramionach U-rurki [m].Ciśnienie statyczne panujące w zwężce wynosi:pst�½patm pgdzie:patm- ciśnienie atmosferyczne [Pa];Na podstawie pomiaru ciśnienia dynamicznego u wlotu do zwężki Venturiego możemyokreślić całkowite ciśnienie przepływy :pTot�½pstpdynJak wynika z prawa Bernoulliego ciśnienie całkowite jest stałe dla przepływu. Wzwiązku z tym możemy zapisać,pTotA�½pTotB�½pTotgdzie:pTotA- ciśnienie całkowite w przekroju A zwężki (Rys. 3.);pTotB- ciśnienie całkowite w przekroju B zwężki;Stąd ciśnienie dynamiczne w przekroju B wynosi (zakładamy, że ciśnienie dynamicznew przekroju A jest równe ciśnieniu dynamicznemu zmierzonemu przy wlocie do zwężki):pdynB�½pTotpstBa prędkość przepływu w tym przekroju:vB�½2pdynBpowgdzie:pow- gęstość powietrza [kg/m3];Przekrój APrzekrój BPrzekrój CRys. 3. Poszczególne przekroje pomiarowe.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]