sprawozdanie z mechaniki płynów Badanie wydajności cieczy i cechowania przepływomierzy.doc

Temat: Badanie wydajności cieczy i cechowania przepływomierzy

1. Cel i zakres ćwiczenia

                      Celem ćwiczenia jest:

·         zapoznanie się z zasadą działania niektórych przepływomierzy,

·         zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru strumienia objętości cieczy,

·         określenie dokładności pomiarów dla poszczególnych przepływomierzy.

W zakres ćwiczenia wchodzi pomiar natężenia objętościowego wody poszczególnymi przyrządami oraz ocena błędu wskazań.

2.Opis stanowiska laboratoryjnego

Rys.1.  Schemat stanowiska pomiarowego strumienia objętości cieczy Q i cechowania przepływomierzy             

1-zawory kulowe, 2-manometr mechaniczny, 3-prostownica strumienia wiązkowa, 4-śrubunek,5-rotametr,  6-manometr różnicowy U-rurkowy do przytarczowego odbioru ciśnienia, 7-manometr U-rurkowy do kołnierzowego odbioru ciśnienia; 8-odcinek rurociągu do wyznaczania  prędkości przepływu 9-odcinek rurociągu z sondą całkującą wymienny z  poz. 8, 10-sonda Pitota i ciśnienia statycznego, 11-wodomierz, 12-termometr, 13-zawory kulowe;14-element rurociągu z wodomierzem wymienny z poz. 11, 15-otwory impulsowe do odbioru kołnierzowego ciśnienia, 16-otwory impulsowe do odbioru przytarczowego szczelinowego ciśnienia;17-manometr U-rurkowy, 18-kryza

Stanowisko do pomiaru strumienia objętości wody jest pokazane na rys.1 .Woda dopływa z sieci poprzez zawór odcinający 1. Przepływ cieczy odbywa się przez urządzenie stabilizujące

strumień wody czyli prostownicę strumienia. Do pomiaru spadku ciśnień na kryzie pomiarowej 19 służy manometr różnicowy 6 lub 7 (lub przetwornik różnicy ciśnień). Na stanowisku znajdują się też wodomierz, 11 z którego odczytujemy ilość przepływającej wody w określonym czasie, (co najmniej 60sek). Wodomierze są wymienne. Stanowisko wyposażone jest także w rotametr 5 oraz sondę Pitota i ciśnienia statycznego 10 umieszczoną na stałe w przewodzie w osi rurociągu (pomiar prędkości maksymalnej) oraz wymienny element z sondą całkującą 9.

3. Przebieg realizacji ćwiczenia

              Najpierw należy uruchomić przepływ wody przez odkręcenie jednego z zaworów. Przepływ regulujemy ustawiając pływak rotametru w kilku położeniach. Dla każdego położenia pływaka odczytać spadek ciśnienia na kryzie dwiema metodami odbioru ciśnienia tj. kołnierzowym i przytarczowym wg wzoru [4]:             

                            Δp =   [Pa]              (10)

gdzie: ρm – gęstość cieczy manometrycznej  [kg/m3], 

           ρ  -  gęstość wody   [kg/m3], 

           Δz – spiętrzenie manometru   [mm],

           g = 9,807 m/s2 (przyspieszenie ziemskie).

              Z manometru sondy Pitota i ciśnienia statycznego odczytujemy wysokość spiętrzenia cieczy manometrycznej (dla prędkości w osi rurociagu). Prędkość średnia vśr jest funkcją liczby Reynoldsa i do prędkości maksymalnej (w osi rurociągu) stanowi stały stosunek dla określonych zakresów liczb Reynoldsa wg, [4]. Czyli do wyznaczenia prędkości średniej potrzebna jest znajomość prędkości maksymalnej przepływu i liczby Reynoldsa dla prędkości średniej (tabela stosunku vśr/vmax dla zakresów liczb Reynoldsa poniżej). Opisany pomiar prędkości średniej nie należy do bardzo dokładnych, ale jest wystarczający dla celów technicznych. Strumień objętości wody przy pomocy wodomierza określamy odnotowując ilość wody przepływającej w zadanym czasie, (co najmniej 60 sek.) dla określonego położenia zaworu. Co 3÷5 pomiary dla różnych położeń pływaka rotametru zmieniamy wodomierz na inny – o innej wartości qn .

Dokładniejszą metodą wyznaczenia prędkości średniej jest pomiar prędkości w kilku punktach strumienia przepływu cieczy za pomocą sondy całkującej (kapilara z otworami rozmieszczonymi tak, że powierzchnie pól współśrodkowych są sobie równe). Ogólnie można zapisać:

                                                vśr = (v’1+v1’’+v              2’+v2’’+....)                            (11)

gdzie: m -  liczba symetrycznie położonych punktów pomiarowych,

    n  -  liczba współsrodkowych  pól,

    vi  -  prędkości  dla poszczególnych punktów pomiarowych.

Wartość stałej C dla kryzy d =12,1mm jest przedstawiona w formie wykresu w funkcji liczby Reynoldsa dla kołnierzowego i przytarczowego odbioru ciśnienia przy kryzie

1. Stosunek vśr/vmax dla określonych przedziałów liczb Reynoldsa w.g. [4] )

4 Zestawienie i analiza wyników badań

Pomiary parametrów pośrednich służących  do obliczeń strumienia objętości przepływu za          

                pomocą przepływomierzy.