ς = (R-2) h ztr = ς = v p v = (R-4)

Transkript

1 Stanoení součinitele ooru a relatiní ekialentní élky araturního rku Úo: Potrubí na orau tekutin (kaalin, lynů) jsou ybaena araturníi rky, kterýi se regulují růtoky (entily, šouata), ění sěry toku (kolena, ohyby, obočky), zabezečuje se nerušená oraa (sací koše, zětné klaky) ao. Araturní rky klaou oor rouění tekutin a zyšují energetické nároky na jejich orau záisle na součiniteli ooru araturního rku a čterci rychlosti rouění tekutiny. Proto se s nii usí očítat ři ýočtech oraních tras. Úkol: ) Stanoit záislost a) ztrátoé ýšky h ztr, b) ztrátoého součinitele ς a c) relatiní ekialentní élky otrubí l e / araturního rku ři honotě součinitele tření otrubí λ 0,03 na rychlosti rouění oy otrubí a na Reynolsoě čísle Re forou tabulky a grafů (charakteristik araturních rků) souřaných systéech h ztr, ς, l e /, h ztr Re, ς Re a l e / Re. ) Poronat stanoené honoty s honotai uáěnýi literatuře. Teoretický úo: a) Ztrátoou ýšku h ztr a b) ztrátoý součinitel araturního rku yočtee z ronic: h ztr ς (R-) g ρ g a ς (R-) ρ Protože tlakoý oor araturního rku nezěříe řío, yočítáe jej z tlakoé iference hyrostatických tlaků zůsobené rozíle ýšek anoetrické kaaliny o hustotě ρ a oy o hustotě ρ : ( ρ ρ ) g (R-3) Také rychlost rouění oy otrubí o růěru nezěříe. Musíe ji yočítat z růtoku zěřeného rotaetre ole ronice (R-) nebo ro růtoky enší než 000 l/ho z ýšky hlainy h anaiě ro ýtokou ýzu o růěru 0 s honotou ýtokoého součinitele ξ 0,8: 0,8 g h (R-5) Po osazení z ro.(r-3) a (R-) o ro.(r-) a úraě ostanee ro ěření růtoků rotaetre

2 ς ( ρ ρ ) g 8 ρ (R-6) Pro naše otrubí o růěru 38,, anoetrickou kaalinu chlorofor ( ρ 88 kg -3 ři telotě 0 C ) ostanee o osazení o řechozí ronice (R-7) 3 ( ) kg 3 ς ( 38, 0 ) 9,8 s kg (R-7) 5 5,5 0 s Při ěření růtoků anaiou ři oteřené ýtokoé ýze o růěru 0 s honotou ýtokoého součinitele ξ 0,8 osazujee za buď z ro. (R-5): ( 0,0),5 0, 5 0,8 gh,83 0 s h (R-8) a ak ς 56, ( ρ ρ ) h 8 ρ g 0,9 8, ,8 s,5 0,5 (,83 0 s h ) (R-9) nebo z ronice regrese kalibračního grafu ro ýtokoou ýzu anaiy o růěru 0 : 0,5 0, ,75 h 8,8 0 s (R-0) ( ) ze které osaíe za oět o ro.(r-6): ( ρ ρ ) g ς 8 ρ 95,75 5, s 0,5 0,5 6 3 [( h 8,8) 0 s ] 0,5 0,5 6 ( 95,75 h 8,8) 0 s (R-) c) Ekialentní élku otrubí l e / ro honotu součinitele tření otrubí λ 0,03 yočtee z ronice l e ς (R-) λ λ 8λ Nezáisle roěnné eličiny a Re yočtee ři ěření růtoků rotaetre osazení o ro.(r-):

3 - 8,77 0 ( 0,038 ) a osazení o ronice 3 ρ ρ 998 kg Re -3 η η,00 0 kg s 0,038 (R-3) (R-) 7 3 3,335 0 s Použijee-li ro ěření růtoků anaiu yočítáe rychlost rouění z ronice kontinuity S S / / e které jsou eličiny bez inexu ztaženy k otrubí, eličiny s inexe k anaiě. Pro rychlost rouění oy otrubí ak latí Při oteřené ýtokoé ýze o růěru 0 a růěrné honotě ýtokoého součinitele 0,8 o osazení o řechozí ronice latí 0 0,5 0,8 g h 0,8 s h (R-5) 38, Zbýá ještě zooěět otázku, za rozílná ýška tlakoých oběrů neoliní ýsleky ýočtů ztrátoých ýšek, součinitelů ooru a ekialentních élek otrubí. Otázku zooíe schéate, ole kterého latí: a ále + + ( h h ) ( h h ) ( h hl ) ρ g + ( hl + h ) ( h + h ) ρ g ρ g ρ g ( h h h h h + h ) + ( h + h )( ρ ρ ) ( h + h )( ρ ρ ) g l l l a o osazení za řechozí a úraě ronice o g ρ g ρ g h - h l h l + h h l 0 h h h 3

4 Z oslení ronice je zřejé, že tlakoý oor araturního rku nezáisí na rozílné ýšce tlakoých oběrů, rotože ěřicí systé zalněný oou ytáří sojitou náobu. Sestaa aaratury: Honoty eličin h, a otřebné ro ýočet ztrátoé ýšky, součinitele ooru a ekialentních élek araturních rků ěříe na hyroynaické okruhu ole ueeného schéatu O V3 3 V 5 K S D R M 0 V Č V V5 Schéa okruhu ro ěření charakteristik araturních rků R - rotaetr, Č - čeralo, V až V5 - entily, až 5 - kohouty tlakoých oběrů, M - U-anoetr, O - obočka, K - koleno 90, D anaia, S - staoznak Postu ři ěření: a) na šech araturních rcích: a) Zěříe nebo yočtee ole úaje na na entilu růěr otrubí. b) Stanoíe hustotu anoetrické kaaliny ρ ěření ýšek hlain oy a anoetrické kaaliny řío U-trubici anoetru. Hustotu oy a její ynaickou iskozitu najee tabulkách ole její teloty. c) Pro ěření růtoků o 000 l/ho onecháe na anaiě oteřenou jen ýtokoou ýzu o růěru 0, ostatní uzařee. b) na entilu: ) Zazátkujee leé raeno U-anoetru a raé olníe o okraj oou ze střičky. ) Otáčení růžic entilů roti sěru otáčení hoinoých ručiček oteřee úlně entily V a V3 a otáčení růžic entilů V a V5 o sěru otáčení hoinoých ručiček je úlně uzařee, takže oa bue rotékat ouze ětí s ěřený entile.

5 3) Zkontrolujee uzaření šech kohoutů tlakoých oběrů až 5 a hlaního entilu V, který se reguluje růtok oy ěřicíi okruhy (otáčení jeho růžice o sěru otáčení hoinoých ručiček na oraz). ) Nasaíe haice na kohouty tlakoých oběrů a. 5) Ueee o chou čeralo a írný oteření entilu V zalníe ěřicí okruh oou ři růtoku enší než 000 l/ho až začne ytékat ýzou anaiy. Při elkých růtocích nastáá riziko ytlačení anoetrické kaaliny z anoetru!!!. 6) Zenee haici nasazenou na kohoutu tak, aby byla o celé élce ýše než kohout a kohout írně ooteřee až začne oteřený konce haice ýtekat o ostaené náoby oa. Tí je haice ozušněna. 7) Ozušněnou haici zaškrtíe řehnutí řes ukazoáček a rychle ji nasaíe na raé raeno U-anoetru se stunicí o nulou (o haice nesí niknout zuch). Pak kohout uzařee. 8) Stejně ozušníe haici nasazenou na kohout a její olný konec nasaíe na raé raeno U- anoetru se stunicí na nulou. Je-li třeba, řiážee haice k otrubí, aby neřekážely ři ěření. 9) Plně oteřee kohouty a, úlně zařee entil V a zkontrolujee olohu hlain anoetrické kaaliny raenech U-anoetru. Neleží-li e ooroné roině, usíe ozušnění oakoat. Ozušnění ještě zkontrolujee třikrát oakoaný ozolný oteření entilu V na růtok asi l/ho a jeho rychlý uzaření. V trubici anoetru se nesí objeit bublina a hlainy anoetrické kaaliny se usí o uzaření entilu V ustálit e ooroné roině. 0) Mírný oteření entilu V nastaíe růtok oy ěřicí okruhe tak, aby hlaina oy e ooznaku anaiy se ustálila na ýšce kole 0 c.ustálení hlainy je časoě eli náročné zhlee k elké kaacitě nárže anaiy. Stabilitu hlainy je třeba kontroloat 30 s interalech třikrát o sobě. Neění-li se ýška hlainy e staoznaku, je růtok ěřicí okruhe shoný s růtoke oy ýzou anaiy a ůžee jej oužít k ýočtů. Jinak nejsou yočtené honoty sráné a rojeí se e ýslecích ěření. Po ustálení hlainy anaiě oečtee ýšku hlainy oy anaiě h a olohy hlain h l leé a h raé raeni U- anoetru a zaíšee je o tabulky zěřených eličin. ) Postuně zyšujee růtoky ooteírání entilu V tak, aby se hlainy oy anaiě ustálily na ýškách kole 5, 0, 30, 35 a 0 c, zaisujee honoty ýšek na staoznaku anaiy a oečtené honoty na U-anoetru. ) Po ukončení ěření ole bou ) oteřee na anaiě ještě ýzu o růěru 0 a začnee ěřit růtoky na rotaetru ěřicího okruhu očínaje růtoke 000 l/ho. Průtoky zyšujee o 500 l/ho až o l/ho a současně s jejich honotai zaisujee honoty oečítané na U- anoetru. Měření skončíe ři růtoku l/ho. Při yšších růtocích hrozí ytlačení anoetrické kaaliny o ěřicího okruhu a zneožnění alších ěření!!! 3) Po ukončení ěření ynee čeralo, zařee kohouty a tlakoých oběrů a sejee haice z raen U-anoetru a kohoutů tlakoých oběrů. 5

6 c) na koleně 90 Při ěření ostuujee oobně jako ři ěření na entilu.plně oteřee entily V a V, uzařee entily V3 a V5 a haice nalečené na kohouty a 5 řiojíe na říslušná raena U-anoetru tak, aby hlainy rozhraní anoetrické kaaliny a oy řiléhala ke stunicí. Měření ůžee ukončit ři růtoku l/ho bez rizika řetlačení anoetrické kaaliny o ěřicího okruhu. ) na obočce, kterou rotéká oa řío (úhel 80 ) Při ěření jsou oteřeny entily V a V3, zařeny V a V5. U-anoetr je honě řiojen haicei na kohouty tlakoých oběrů a 3. Vzhlee k alý tlakoý iferencí ůžee zyšoat růtoky až o l/ho. e) na raoúhlé obočce (úhel 90 ) Při ěření jsou oteřeny entily V a V, zařeny V3 a V5. U-anoetr řiojíe honě haicei na kohouty tlakoých oběrů 3 a.průtoky ůžee zyšoat až o honot l/ho. Vyhonocení ýsleků ěření: Výsleky ěření jsou tabulky naěřených a yočtených honot a grafy záislostí ueených ost.úkol. Tabulky s oělenýi naěřenýi a yočtenýi honotai a z nich ylýající grafy zracujee ýhoně rograu Excel se slouci naěřených honot - h / ýšek hlain e staoznaku anaiy ro růtoky o 000 l/ho, - / 3 ho - růtoků oy na 000 l/ho zěřených rotaetre, - h l / ýška hlainy anoetrické kaaliny leé raeni U- anoetru, - h / ýška hlainy anoetrické kaaliny raé raeni U- anoetru, a yočtených honot ole ronic ueených ost.teoretický úo - / rozílů ýšek hlain anoetrické kaaliny U-anoetru, / 0 s růtoků oy na 000 l/ho zěřených rotaetre - / s - rychlostí rouění oy otrubí, - / s - rozhonee-li se ro oěření lineární záislosti h ztr k, - h ztr / ztrátoých ýšek, - ς / součinitelů ooru, - (l e / )/ ekialentních élek otrubí ro honotu součinitele tření λ 0,03. Tabulka charakteristiky araturního rku ro ou o telotě anoetrickou kaalinu o hustotě ρ. a růěr otrubí 38, t C, č.. h 3 ho h l h s s Re 3 0 ς l e / 6

7 Diskuse ýsleků: V toto ostaci zhonotíe ýsleky ěření s honotai uáěnýi tabulkách oborné literatury, ueee názory na sránost a řesnost ěření, robléy a záay, které se yskytly běhe ěření a jiné okolnosti, které olinily růběh ěření a jeho ýsleky. Příloha: Grafy záislostí ueené ost. Úkol. Kontrolní otázky: ) Vysětlete ýzna honot součinitelů ooru araturních rků a ekialentních élek otrubí ro hyroynaické ýočty. ) Jak yočtete ztrátoou ýšku a tlakoou ztrátu araturního rku? Naište říslušné ronice. 3) Jak yočtete tlakoou ztrátu araturního rku zabuoaného na a) kaalinoé, b) lynoé otrubí z rozílu ýšek hlain anoetrické kaaliny U-anoetru? ) Vyočtěte elikost tlakoé iference, která se rojeila na U-anoetru lněné chlorofore a zalněné na hlainou chloroforu oou, rozíle ýšek hlain chloroforu 300 ři telotě 0 C. Hustota chloroforu je,88 g c -3, oy 0,998 g c -3. (, kpa) 5) Nakreslete schéa ěření tlakoé ztráty na araturní rku, yznačte ně otřebné eličiny a okažte, že honota tlakoé ztráty nezáisí na rozílu ýšek tlakoých oběrů. 6) Jak yočtete rychlost rouění oy otrubí a) z růtoku zěřeného rotaetre, b) z ýšky hlaina oy anaiě, růěru ýtokoého ooru a ýtokoého součinitele? 7) Jak yočtete honotu Reynolsoa čísla z růtoku kaaliny otrubí? Jak zjistíte honoty alších eličin otřebných ro její ýočet? 8) Ooďte ronici ro ýočet ekialentní élky otrubí ze zjištěné tlakoé erence a zěřeného růtoku. 9) Ooďte ýraz ro ýočet hustoty anoetrické kaaliny z ýšek oečtených na U-anoetru nalněného anoetrickou kaalinou a oou. Nakreslete schéa ěření. 0) Jak elkou chybu zůsobí ři ěření U-anoetre zuchoá bublina élky c neokonale ozušněné haici neúlně zalněné oou a) e ooroné, b) e sislé oloze? (e ooroné 0, e sislé 98 Pa) 7