POLITECHNIKA WARSZAWSKA
WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH
Laboratorium Mechaniki Płynów
Temat: Wyznaczanie współczynnika strat miejscowych oraz linii
ciśnień w rurociągu
1. Wstęp
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie linii ciśnień piezometrycznych i linii spadku
energii w rurociągu hydraulicznym oraz charakterystyki rurociągu
hydraulicznego. W trakcie ćwiczenia były wyznaczane współczynniki strat
miejscowych i liniowych.
2. Opis stanowiska
Stanowisko składało się z dużej płyty, do której przymocowane były
przezroczyste rurki z podziałką obok do odczytywania wysokości słupa cieczy,
rurki łączące cały układ, wraz z informacjami o poszczególnych długościach i
średnicach przewodów, zbiornik wody umiejscowiony w górnej części układu
oraz rotametru. Za stanowiskiem znajdowała się pompa zamykająca cały układ.
3. Pomiary
Pomiar
H1[mm]
H2[mm]
H3[mm]
H4[mm]
H5[mm]
H6[mm]
H7[mm]
1
1160
1040
820
665
505
495
465
2
1160
1030
790
635
480
460
425
3
1160
1035
800
650
485
465
445
Średnia
1160
1035
803
650
490
473
445
4. Obliczenia
𝑚3
𝑙
𝑄
𝑄𝑣 = 40 𝑑𝑧𝑖𝑎ł𝑒𝑘 = 135 ℎ = 3,75 × 10−5 𝑠
𝑉8 =
4⋅3,75⋅10−5
0,0082⋅𝜋
𝑅𝑒6 =
1,32⋅0,006
10−6
0,74⋅0,008
𝑚
= 0,74 𝑠
𝑉 = 𝐴𝑣
4 ⋅ 3,75 ⋅ 10−5
𝑚
𝑉6 =
=
1,32
0,0062 ⋅ 𝜋
𝑠
𝑉⋅𝑑
𝑅𝑒 = 𝜈
= 10 560 (turbulentny)
𝑅𝑒8 = 10−6 = 5920 (turbulentny)
Lambda policzona na podstawie Re:
0.316
𝜆6 = 4 𝑅𝑒 = 0,03117
√
6
0.316
𝜆8 = 4
√𝑅𝑒8
= 0,03602
𝜆8 =
Lambda policzona ze wzoru:
𝐻 −𝐻
𝜆6 = 𝑙1 𝑣2 2 = 0,00844
𝜆8 =
Lambda policzona ze wzoru:
𝐻 −𝐻
𝜆6 = 𝑙1 𝑣2 2 = 0,00844
1 6
𝑑6 2𝑔
𝐻6 −𝐻7
𝑙1 𝑣2
8
𝑑8 2𝑔
𝜆8 =
= 0,00802
Straty na przewężeniu:
0,32⋅𝑉 2
1
ℎ𝑠𝑡𝑟 = 𝐻2 − 𝐻3 − 𝜆6 0,006⋅2𝑔
= 0,190𝑚
𝜉𝑚 =
ℎ𝑠𝑡𝑟 ⋅2𝑔
𝑉62
= 2,13
Straty na kolanku 1:
0,22⋅𝑉 2
6
ℎ𝑠𝑡𝑟 = 𝐻3 − 𝐻4 − 𝜆6 0,006⋅2𝑔
− 0,1 = 0,0255𝑚
𝜉𝑘𝑜𝑙1 =
ℎ𝑠𝑡𝑟 ⋅2𝑔
𝑉62
= 0,287
Straty na kolanku 2:
0,22⋅𝑉 2
6
ℎ𝑠𝑡𝑟 = 𝐻4 − 𝐻5 − 𝜆6 0,006⋅2𝑔
− 0,1 = 0,0325𝑚
𝜉𝑘𝑜𝑙2 =
ℎ𝑠𝑡𝑟 ⋅2𝑔
𝑉62
= 0,365
Straty na rozszerzeniu:
ℎ𝑠𝑡𝑟 = 𝐻5 − 𝐻6 − 𝜆8
𝜉𝑟𝑜𝑧 =
ℎ𝑠𝑡𝑟 ⋅2𝑔
𝑣82
0,24⋅𝑉82
0,008⋅2𝑔
= 0,321
= 0,00972𝑚
1 6
𝑑6 2𝑔
𝐻6 −𝐻7
𝑙1 𝑣2
8
𝑑8 2𝑔
𝐻6 −𝐻7
𝑙1 𝑣2
8
𝑑8 2𝑔
= 0,00802
= 0,00802
5. Wykres – charakterystyka rurociągu
6. Wnioski
Po przeprowadzeniu odpowiednich obliczeń i narysowaniu wykresów dla wybranych
parametrów możemy wyraźnie zaobserwować straty liniowe i miejscowe oraz punkt, w
którym następuje rozszerzenie rurociągu z 6 do 8 milimetrów. Linie energii i ciśnienia
mają ten sam przebieg, jednak ich wartości na osi Y różnią się o wartość energii
kinetycznej płynu. Różnice między wartościami dla piezometrów H7 i H1 wynikają ze
straty energii w rurociągu spowodowanej lepkością cieczy. Różnica w nachyleniu
wykresu na odcinku, w którym rurociąg składa się z rury o średnicy 6mm
najprawdopodobniej wynika z niedokładności odczytu wartości w trakcie wykonywania
doświadczenia. Przy obliczaniu strat miejscowych na kolankach otrzymaliśmy dwie
różne wartości współczynnika strat miejscowych przy teoretycznie takich samych
kolankach. Różnice te mogą wynikać z błędów pomiarów lub z niewielkich,
niezauważalnych różnic w budowie badanych kolanek.
0
