Univerzita obrany. Měření součinitele tření potrubí K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů



Podobné dokumenty
Univerzita obrany. Měření na výměníku tepla K-216. Laboratorní cvičení z předmětu TERMOMECHANIKA. Protokol obsahuje 13 listů. Vypracoval: Vít Havránek

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Laboratorní úloha Měření charakteristik čerpadla

Univerzita obrany K-204. Laboratorní cvičení z předmětu AERODYNAMIKA. Měření rozložení součinitele tlaku c p na povrchu profilu Gö 398

1 Tlaková ztráta při toku plynu výplní

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

CVIČENÍ č. 11 ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ POTRUBÍM

Třecí ztráty při proudění v potrubí

3 Ztráty tlaku při proudění tekutin v přímém potrubí a v místních odporech

2302R007 Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení Specializace: - Rok obhajoby: Anotace

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

h ztr = ς = v = (R-4) π d Po dosazení z rov.(r-3) a (R-4) do rov.(r-2) a úpravě dostaneme pro ztrátový součinitel (R-1) a 2 Δp ς = (R-2)

Proudění Sborník článků z on-line pokračujícího zdroje Transformační technologie.

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA V

nafty protéká kruhovým potrubím o průměru d za jednu sekundu jestliže rychlost proudění nafty v potrubí je v. Jaký je hmotnostní průtok m τ

VYUŽITÍ MULTIFUNKČNÍHO KALIBRÁTORU PRO ZKRÁCENOU ZKOUŠKU PŘEPOČÍTÁVAČE MNOŽSTVÍ PLYNU

Univerzita obrany. Měření charakteristiky čerpadla K-216. Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA. Protokol obsahuje 14 listů

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 4. Měření tlaků

Proudění vody v potrubí. Martin Šimek

Stanovení účinku vodního paprsku

Kontrola parametrů ventilátoru

Vytápění BT01 TZB II cvičení

Potrubí a armatury. Potrubí -slouží k dopravě kapalin, plynů, sypkých hmot i kusového materiálu

3 Ztráty tlaku při proudění tekutin v přímém potrubí a v místních odporech

PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ cvičení 5

8. TLAKOMĚRY. Úkol měření. Popis přípravků a přístrojů

Vyhodnocení součinitele alfa z dat naměřených v reálných podmínkách při teplotách 80 C a pokojové teplotě.

Hydraulické posouzení vzduchospalinové cesty. ustálený a neustálený stav

125ESB 1-B Energetické systémy budov

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Taková vrstva suspenze je nazývána fluidní vrstvou. Její existence je vymezena přesně definovanou oblastí mimovrstvové rychlosti tekutiny,

REGULAČNÍ VENTILY REGULAČNÍ VENTILY STV DOPLŇKOVÝ SORTIMENT DOPLŇKOVÝ SORTIMENT

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

EXPERIMENTÁLNÍ ÚLOHY V TEKUTINOVÝCH MECHANIZMECH

38. VZNIK TLAKOVÉ ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ TEKUTINY Jiří Škorpík

Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Mechanika tekutin návody pro laboratorní měření Milada Kozubková a kolektiv Ostrava 2007

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Hydraulika a hydrologie

Charakteristika čerpání kapaliny.

teplosměnná plocha Obr Schéma souproudu

Průtokoměry (rotametre)

Základní pojmy a jednotky

4 STANOVENÍ KINEMATICKÉ A DYNAMICKÉ VISKOZITY OVOCNÉHO DŽUSU

sestava armatur množství čerpadlo typ l/min typ SAG20/AX AX13-4 SAG20/SX SX13-4 SAG20/SX SX15-4

Příkon míchadla při míchání nenewtonské kapaliny

Senzory průtoku tekutin

Měřicí přístroje a měřicí metody

3. Termostatické regulační ventily

6. Mechanika kapalin a plynů

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologíı Ústav automatizace a měřicí techniky v Brně

Měření spotřeby tepla

DOPRAVNÍ A ZDVIHACÍ STROJE

MĚŘENÍ EMISÍ A VÝPOČET TEPELNÉHO VÝMĚNÍKU

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření rychlosti a rychlosti proudění

Únik plynu plným průřezem potrubí

A:Měření tlaku v závislosti na nadmořské výšce B:Cejchování deformačního manometru závažovou pumpou C:Diferenciální manometry KET/MNV (5.

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu

Senzory průtoku tekutin

HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

Teorie měření a regulace

Proč funguje Clemův motor

Stanovení závislosti měrné energie čerpadla Y s na objemovém průtoku Q v

Dimenzování vodní otopné soustavy - etážová soustava s nuceným oběhem -

Měření tlaku v závislosti na nadmořské výšce KET/MNV

Základní části teplovodních otopných soustav

Proudění viskózní tekutiny. Renata Holubova Viskózní tok, turbulentní proudění, Poiseuillův zákon, Reynoldsovo číslo.

Laboratorní úloha Diluční měření průtoku

Teorie: Hustota tělesa

Ermeto Originál Trubky/Trubkové ohyby

Kontrola pístového kompresoru

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

12 Prostup tepla povrchem s žebry

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

Teorie měření a regulace

ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO HODNOCENÍ SKRÁPĚNÝCH TRUBKOVÝCH SVAZKŮ

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

Komponenta Vzorce a popis symbol propojení Hydraulický válec jednočinný. d: A: F s: p provoz.: v: Q přítok: s: t: zjednodušeně:

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

Úvodní list. Zdravotní technika 4. ročník (TZB) Kanalizace Výpočet přečerpávané odpadní vody

VY_52_INOVACE_2NOV47. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 7.

Vlhký vzduch a jeho stav

4. cvičení- vzorové příklady

Příklady z hydrostatiky

Dimenzování teplovodních otopných soustav

Příloha C. Výpočtová část

3. Rozměry, hmotnosti Zabudování a umístění Základní parametry Elektrické prvky, schéma připojení... 8

Míchání. P 0,t = Po ρ f 3 d 5 (2)

Experimentáln. lní toků ve VK EMO. XXX. Dny radiační ochrany Liptovský Ján Petr Okruhlica, Miroslav Mrtvý, Zdenek Kopecký.

Seznam příloh. 1. Vlastnosti a reogramy maziv Způsob označování souborů měření Seznam použité měřicí techniky...

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV I

Vírový průtokoměr Optiswirl 4070 C Měřicí princip Petr Komp,

3. Měření viskozity, hustoty a povrchového napětí kapalin

Mechanika kapalin a plynů

2.3 Tlak v kapalině vyvolaný tíhovou silou Tlak ve vzduchu vyvolaný tíhovou silou... 5

IRIS regulační a měřící clona

KLIMATIZACE A PRŮMYSLOVÁ VZDUCHOTECHNIKA VYBRANÉ PŘÍKLADY KE CVIČENÍ I.

Transkript:

Univerzita obrany K-216 Laboratorní cvičení z předmětu HYDROMECHANIKA Měření součinitele tření potrubí Protokol obsahuje 14 listů Vypracoval: Vít Havránek Studijní skupina: 21-3LRT-C Datum zpracování:5.5.2011 Brno 2011

Obsah 1 Cíl měření... 3 2 Schéma a popis užitého zařízení... 3 3 Zadané hodnoty... 5 4 Výpočtové vztahy... 6 5 Postup měření... 8 6 Tabulka měřených a vypočtených hodnot... 9 6.1 Tabulkové veličiny... 9 6.2 Určení součinitele tření... 10 6.3 Vynesené hodnoty bez Nikuradzeho diagramu... 11 6.4 Nikuradzeho diagram s vynesenými hodnotami... 11 6.5 Určení odchylek měřených průtoků... 12 6.6 Odečet kinematické a dynamické vazkosti vody... 13 7 Vyhodnocení měřených a vypočítaných hodnot, závěr... 14 7.1 Závěr... 14 7.2 Použitá literatura... 14 7.3 Použité programy... 14 2

1 Cíl měření 1.) Provést měření součinitele tření přímého potrubí kruhového průřezu 2.) Vznést určené hodnot součinitele tření v Nikuradzeho diagramu 2 Schéma a popis užitého zařízení Použité zařízení sestává z čerpadla 1,které dopravuje tekutinu do nádrže 12, odkud je tekutina vedena do jedné z větví paralelně vodorovně položeného potrubí 6, ve kterém se zjišťují ztráty třením. Kapalina odtéká do odpadní nádrže 16. Průtok kapaliny potrubím je regulován škrcením pomocí ventilů 9 a 10. Ventil 10 slouží k odpuštění přebytečného množství vody dodávaného čerpadlem. Tato regulace umožní zajistit konstantní tlak vody ve vzdušníku 12 odečítaný během měření na manometru 11. Diferenční tlak mezi dvěma odběry statického tlaku na použitém potrubí je měřen dvojicí kapalinových U manometrů. Pro měření malých tlakových rozdílů je zapojen kompresní vodní manometr 7 a pro větší tlakové rozdíly je použit rtuťový manometr 8. Průtok vody měřící tratí stanovíme objemovou metodou, která spočívá ve změření času potřebného k naplnění kalibrovaných nádob 1. Jde o čtyři paralelně řazené nádoby, dle potřeby zapojované, v nichž poloha hladiny je indikována společným vodoznakem 4. Po naplnění nádob vodou se sami vyprázdní přes přepad 14, nebo se vypustí otevřením ventilu 15. Průtok je dále měřen clonou 3 připojenou na plovákový průtokoměr 2 a dvěma paralelně řazenými plovákovými průtokoměry rotametry 5. 3

Schéma měřícího zařízení 4

3 Zadané hodnoty Tab.3.1 Základní rozměry přímého potrubí Průměr potrubí (vnitřní) d [m] Délka potrubí l [m] Materiál potrubí 1. 0,0144 2,700 Plast Hostalen Tab.3.2 Objemy kalibrovaných nádob pro měření průtoků Nádoba V 1 [m 3 ] V 2 [m 3 ] V 3 [m 3 ] V 4 [m 3 ] Objem 0,0138 0,0271 0,0409 0,0542 Tab.3.3 Základní data plovákového průtokoměru pro měření průtoku na cloně Typ plovákového průtokoměru Zepadif 21/339 Rozsah diferenčního tlaku [Pa] (0,2 1,2).9,80665.10 4 Rozsah stupnice [dílků] 0 18 Rozsah průtoku [l.min -1 ] 0 90 Konstanta průtokoměru [l.min -1 /dílek] 5 Třída přesnosti [%] 3 Tab.3.4 Základní data použitého rotametru použitého pro měření průtoku měřící tratí Typ rotametru 71/78855 R-8-B Měřící kapalina Voda Rozsah stupnice [dílků] 0,2 1,8 Rozsah průtoku [[[m 3.hod -1 ] 0,2 1,8 Konstanta rotametru [[m 3.hod -1 /dílek] 1 Třída přesnosti [%] 3 Tab.3.5 Základní data samočinné domácí vodárny použité v měřící trati: Typ vodárny DARLING 100 Maximální sací měrná energie [J.kg -1 ] 78,45 Maximální výtlačná měrná energie [J.kg -1 ] 176,5 Tlak spínací [MPa] 0,20 Tlak vypínací [MPa] 0,34 Maximální průtok čerpadla [l.min -1 ] 67 Obsah tlakové nádoby [l] 100 5

4 Výpočtové vztahy Měrná ztrátová energie proudící kapaliny v přímém potrubí kruhového průřezu je dána definičním vztahem l délka přímého potrubí, d vnitřní průměr, v rychlost tekutiny v potrubí, λ součinitel tření Součinitel tření je dán, pro přímé potrubí kruhového průřezu, obecnou závislostí Re - Reynoldsovo číslo vztažené k průměru potrubí d v - rychlost tekutiny v potrubí, ν kinematická viskozita tekutiny, Q objemový průtok Ve výše uvedené obecné závislosti představuje relativní drsnost potrubí, pro kterou platí vztah k střední výška nerovností vnitřních stěn potrubí, d vnitřní průměr potrubí Nikuradzeho diagram popisuje závislost součinitele tření na Reynoldsově čísle Re a relativní drsnosti. V praxi se dosud setkáváme, při popisu ztrát při proudění tekutiny s pojmy tlaková ztráta p z a ztrátová výška h z. Pro přepočet měrné ztrátové energie, tlakové ztráty a ztrátové výšky platí následující vzorec: e z ztrátová energie, p z tlaková ztráta, h z výšková ztráta, g tíhové zrychlení, ρ hustota 6

Tlaková ztráta p z je definovaná jako rozdíl tlaku Δp mezi statickými tlaky měřenými v odběrech tlaku ve stěně, z nichž jeden p 1 je počátku a druhý p 2 je na konci měřeného přímého potrubí o průměru d, jímž protéká proud tekutiny o hustotě. Platí Rozdíl tlaků Δp tekutiny o hustotě v uvažovaných bodech odběru tlaku, které jsou ve vodorovné poloze, způsobí výchylku Δh měrné kapaliny o hustotě m použité v připojené U-trubici. 1.) V případě kapalinového manometru, ve kterém měřící kapalinou je rtuť a proudící tekutinou je v našem případě voda, platí vztah 2.) Pro kompresní kapalinový manometr, ve kterém je měřící kapalinou samotná proudící tekutina v našem případě voda, platí rovnice Ztrátová výška h z je vázaná jednoznačně s měřenými rozdíly tlaku Δp mezi měřenými v odběry tlaku ve stěně potrubí, z nichž jeden p 1 je počátku a druhý p 2 je na konci měřeného přímého potrubí o průměru d. Protéká-li potrubím voda o hustotě ρ=ρ H2O, platí následující vztahy 1.) v případě rtuťového manometru 2.) v případě vodního kompresního manometru Rychlost vody v potrubí určíme z rovnice spojitosti. Při změřeném objemovém průtoku platí Q objemový průtok, d vnitřní průměr potrubí 7

Průtočný objem je při měření odměrnými nádobami určen vztahem V objem, τ čas případně lze jej odečíst přímo průtočný objem Q R na rotametru či průtočný objem Q C na plovákovém průtokoměru připojeném na vloženou clonu v měřící trati. Pro vyhodnocení přesnosti měřených průtočných objemů Q R a Q C lze určit odchylky uvedených průtoků od průtočného objemu Q stanoveného pomocí odměrných nádob. Procentuelní odchylky uvedených průtoků, vztažené na maximální údaj stupnice daného měřidla, jsou definovány níže uvedenými vztahy respektive 5 Postup měření Jednotlivé odečítané hodnoty měřených veličin jsou souhrnně uváděny v zápisové tabulce. Při zápisu naměřených veličin je potřeba důsledně uvádět jednotky těchto měřených veličin. a) Provedeme odečet konstant Teplota vzduchu t b [ C] Tlak vzduchu p b [Pa] Vlhkost vzduchu [%] Teplota vody t v [ C] b) Spustíme čerpadlo při zavřeném regulačním ventilu. c) Nastavíme zvolený průtok Qc pomocí regulačního ventilu. d) V případě malé hodnoty měřeného diferenčního tlaku připojíme vodní kompresní manometr (rtuťový manometr je připojen stále). e) V případě velké rychlosti naplňování stávajících odměrných nádob připojíme další odměrnou nádobu (první odměrná nádoba je připojena stále) f) Provedeme odečet měřených veličin: Výšku rtuti v U-manometru h 3 a h 4 [m], respektive výšku vody ve vodním kompresním manometru h 1 a h 2 [m]. Hodnotu průtoku kapaliny na plovákovém průtokoměru Q C [dílky]. Hodnotu průtoku kapaliny na rotametru Q R [dílky]. Objem odměrných nádob V 1-4 a odpovídající čas ti jejich plnění. g) Měření provedeme v celém rozsahu průtoků Q C na stupnici plovákového průtokoměru zapojeného na clonu. h) Provedeme kontrolní odečet konstant dne. 8

6 Tabulka měřených a vypočtených hodnot 6.1 Tabulkové veličiny Jednotlivé měřené hodnoty a požadované vypočtené hodnoty průtoku, včetně zhodnocení přesností měření tohoto průtoku plovákovým průtokoměrem, je uvedeno na zápisové a výpočtové tabulce. Při zápisu veličin a prováděném výpočtu je potřeba důsledně uvádět jednotky veličin. V prvé části tabulky jsou uvedeny, po záznamu odečtených konstant dne p b, t b, a t v, základní data o použitých kapalinách H2O a Hg, použitém potrubí a to jeho rozměrech průměru d a délky l a materiálu z kterého je zhotoveno. Jsou uvedeny též potřebné údaje o plovákovém průtokoměru připojeném na clonu Q C a rotametru zařazeném v měřícím okruhu Q R. Poté jsou určeny potřebné výpočtové konstanty, a to poměr průměru délky potrubí a dynamická vazkost. V druhé části tabulky je nejprve proveden zápis měřených výchylek kapalinových manometrů h 1, h 2, h 3, h 4. Poté následuje výpočet rozdílů výšek hladin Δh Hg a Δh H2O kapalin použitých v manometrech při měření a stanovení korespondujícího diferenčního tlaku Δp mezi stanovenými odběry statického tlaku u měřeného potrubí. Měrná ztrátová energie e z je jednoznačně vázána s tlakovou ztrátou p z. Tuto tlakovou ztrátu určíme ze změřených diferenčních tlaků. Hmotnostní průtok Q m určíme, při znalosti objemu měřících nádob V a korespondujícího změřeného času τ. Rovnice spojitosti nám pak poslouží k určení rychlosti v proudící kapaliny v měrném potrubí. Reynoldsovo číslo Re, při kterém je prováděno dané měření, určíme z definičního vztahu. Součinitel je určen pak ze základního definičního vztahu. Údaje plovákového průtokoměru připojeného na clonu Q C a údaje rotametru Q R přepočteme na údaje v požadovaných l.min -1 za použití známých konstant. Odchylky ΔQ R a ΔQ C, stanovené jako rozdíly průtoků Q C a Q C od skutečného objemového průtoku Q určeného z měřené pomocí odměrných nádob a korespondujícího času jejich naplnění. Tato odchylka vyjádřená v procentech maximálního údaje objemového průtoku Q Cmax a Q Rmax na stupnici daného měřidla, umožňuje pak provést zhodnocení přesnosti těchto dalších možností pro měření průtoku. 9