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

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

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

1 Tlaková ztráta při toku plynu výplní

CVIČENÍ č. 11 ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ POTRUBÍM

12 Prostup tepla povrchem s žebry

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

5 Charakteristika odstředivého čerpadla

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

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

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

6. Mechanika kapalin a plynů

Určování povahy toku a výpočet příslušných hodnot Reynoldsova čísla

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

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

Výtok kapaliny otvorem ve dně nádrže (výtok kapaliny z danaidy)

Třecí ztráty při proudění v potrubí

Ztráty tlaku v mikrofluidních zařízeních

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

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

Stanovení měrného tepla pevných látek

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

teplosměnná plocha Obr Schéma souproudu

13 Reverzní osmóza. I Základní vztahy a definice. Lukáš Valenz, František Rejl, Oldřich Holeček

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Míchání. P 0,t = Po ρ f 3 d 5 (2)

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

1141 HYA (Hydraulika)

Laboratorní úloha Měření charakteristik čerpadla

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek

PROCESY V TECHNICE BUDOV cvičení 3, 4

9 Míchání. I Základní vztahy a definice. Milan Jahoda

Pokud proudění splňuje všechny výše vypsané atributy, lze o něm prohlásit, že je turbulentní (atributy je třeba znát).

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)

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

PROCESY V TECHNICE BUDOV 11

Pohyb tělesa po nakloněné rovině

PROUDĚNÍ KAPALIN A PLYNŮ, BERNOULLIHO ROVNICE, REÁLNÁ TEKUTINA

38. VZNIK TLAKOVÉ ZTRÁTY PŘI PROUDĚNÍ TEKUTINY Jiří Škorpík

4 Ztráty tlaku v trubce s výplní

7 Tenze par kapalin. Obr. 7.1 Obr. 7.2

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

Koncept tryskového odstředivého hydromotoru

Proč funguje Clemův motor

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební. Laboratoře TZB

ÚLOHA S2 STATICKÁ CHARAKTERISTIKA KONDENZÁTORU BRÝDOVÝCH PAR

Hydromechanické procesy Obtékání těles

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

8. TLAKOMĚRY. Úkol měření. Popis přípravků a přístrojů

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Hydrodynamika. Archimédův zákon Proudění tekutin Obtékání těles

Mechanika kapalin a plynů

Rušené usazování Úvod: Při rušeném usazování dochází ke srážkám částic a jejich narážení na stěny nádoby. Výsledkem je prodlužování dráhy částic a

Senzory průtoku tekutin

13 Reverzní osmóza. I Základní vztahy a definice. p +, začne rozpouštědlo pronikat membránou opačným směrem - dochází k reverzní

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Proudění vody v potrubí. Martin Šimek

STANOVENÍ VLASTNOSTÍ AERAČNÍCH ZAŘÍZENÍ

Teoretické otázky z hydromechaniky

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

Síla, vzájemné silové působení těles

Stanovení účinku vodního paprsku

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Kalorimetrická měření I

Laboratorní práce č. 1: Určení výtokové rychlosti kapaliny

Měření povrchového napětí

Dávkovací čerpadla - INVIKTA

Měření prostupu tepla

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

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

1. Změřte teplotní závislost povrchového napětí destilované vody σ v rozsahu teplot od 295 do 345 K metodou bublin.

LINEÁRNÍ ROVNICE S ABSOLUTNÍ HODNOTOU

2. DOPRAVA KAPALIN. h v. h s. Obr. 2.1 Doprava kapalin čerpadlem h S sací výška čerpadla, h V výtlačná výška čerpadla 2.1 HYDROSTATICKÁ ČERPADLA

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

Měřicí přístroje a měřicí metody

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

E1 - Měření koncentrace kyslíku magnetickým analyzátorem

d p o r o v t e p l o m ě r, t e r m o č l á n k

Úloha č.1: Stanovení molární tepelné kapacity plynu za konstantního tlaku

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

Průtoky. Q t Proteklé množství O (m 3 ) objem vody, který proteče průtočným profilem daným průtokem za delší čas (den, měsíc, rok)

4. cvičení- vzorové příklady

Míchání. PoA. h/d = 0, Re M

Teorie měření a regulace

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

Porovnání metodik měření rozstřikových charakteristik rozstřikovacích trysek RT 240

HUSTOTA PEVNÝCH LÁTEK

12. VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

1. Změřte modul pružnosti v tahu E oceli z protažení drátu. 2. Změřte modul pružnosti v tahu E oceli a duralu nebo mosazi z průhybu trámku.

Ø50+0,2 M42x2 Ø18 Ø18 Ø10,5 Ø10,5 Ø30 Ø34 5 4±0,1 4±0,1 Ø34 Ø70±0,1 52,4. 4xM10 HL.22 Ø25 - P Ø32 - S' Ø32 k6. 4xM12 HL.22 Ø32 - S Ø25 - P' 58,7

HYDROSTATICKÝ TLAK. 1. K počítači připojíme pomocí kabelu modul USB.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

Fyzikální praktikum 1

LEE: Stanovení viskozity glycerolu pomocí dvou metod v kosmetickém produktu

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

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

125ESB 1-B Energetické systémy budov

Transkript:

3 Ztráty tlaku při proudění tekutin v přímém potrubí a v místních odporech Oldřich Holeček, Lenka Schreiberová, Vladislav Nevoral I Základní vztahy a definice Při popisu proudění tekutin se vychází z rovnice kontinuity, která je vyjádřením zákona zachování hmoty a z Bernoulliho rovnice, vyjadřující zákon zachování mechanické energie. Vzhledem k tomu, že se dá objemový tok tekutiny V zapsat jako součin rychlosti a průtočného průřezu S V S, (3-1) je zápis bilance hmotnosti pro systém vymezený průřezy 1 a při ustáleném stavu 1 1 S1 S, (3-) který pro konstantní hustotu tekutiny přechází na tvar 1 S1 S. (3-3) Při proudění zařízením ztrácí reálná tekutina část své mechanické energie třením a vířením. Velikost těchto ztrát se často vyjadřuje ekvivalentní tlakovou diferencí, nazývanou ztráta tlaku. Ke ztrátám tlaku dochází při proudění tekutin přímým potrubím a v místních odporech, což je souhrnný termín pro tvarové kusy, armatury a místa v potrubní lince, ve kterých dochází k náhlé změně průřezu potrubí. Zde se budeme zabývat ztrátami tlaku v přímém potrubí a v armaturách. Vyjdeme z Bernoulliho rovnice ve tvaru 1 p1 p h1 g h g edis 1,, (3-4) v níž indexy 1 a označují průřezy potrubí na začátku a konci měřeného úseku, p tlaky, rychlosti a h geometrické výšky vztažené k těmto průřezům, značí hustotu proudící tekutiny, g tíhové zrychlení a e dis 1, měrnou ztrátovou energii mezi průřezy 1 a. Ztráta tlaku souvisí s měrnou ztrátovou energií vztahem dis1, dis 1, p e. (3-5) Ztrátovou energii v místních odporech charakterizujeme většinou pomocí součinitele místního odporu, který je definovaný vztahem e. (3-6) dis 1, / V přímém potrubí používáme součinitel tření, zavedený rovnicí l/ d e, (3-7) dis 1, / kde l je délka potrubí a d jeho průměr. Při výpočtech hodnot a z experimentálních dat vyjádříme nejprve z Bernoulliho rovnice (3-4) změnu tlaku p = p 1 - p 3-1

1 p h h1 g edis1,. (3-8) Pokud jsou geometrické výšky zvolených průřezů stejné, tj. h 1 = h rovnice (3-8) se zjednoduší na tvar 1 p edis1,. (3-9) Jestliže jsou plochy zvolených průřezů stejné, vyplývá z rovnice kontinuity, že jsou stejné i rychlosti a rovnice (3-9) se zjednoduší na vztah p e p. (3-10) dis 1, dis 1, Tlakovou diferenci p na zařízení měříme diferenčním manometrem. Mezi ní a rozdílem hladin manometrické kapaliny h platí vztah p = h ( m - ) g, (3-11) kde m je hustota manometrické kapaliny. Kombinací vztahů (3-7) a (3-11) dostaneme vzorec pro výpočet součinitele p ( ). (3-1) Součinitel tření vypočteme z rovnice, kterou dostaneme ze vztahů (3-8) a (3-11) p d (l ). (3-13) Rychlost proudění určíme z objemového průtoku a průřezu potrubí podle rovnice (3-1). Hodnota součinitele tření (obecně i hodnota ) závisí na hustotě a viskozitě proudící tekutiny, rychlosti proudění, charakteristickém délkovém rozměru systému (u kruhové trubky je to její vnitřní průměr, u místních odporů je to vnitřní průměr trubky, do které jsou instalovány) a na drsnosti potrubí. Teorie podobnosti ukazuje, že závislost na hustotě a viskozitě proudící tekutiny, rychlosti proudění a charakteristickém délkovém rozměru lze vyjádřit jako závislost na jediné bezrozměrné proměnné - Reynoldsově kritériu, které je pro trubku kruhového průřezu definováno vztahem Re = d / (3-14) Závislost na Re byla zjištěna experimentálně (stejnými pokusy, jaké děláte v laboratoři, jen rozsah experimentů byl větší) a je uvedena například ve skriptech Chemické inženýrství I. Prohlédneme-li si ji, vidíme, že až do hodnoty Re = 300 závisí jen na hodnotě Re. Oblast proudění, při níž Re 300 (pro tok uvnitř trubky), se nazývá laminární a vyznačuje se tím, že rovnoběžné vrstvičky tekutiny po sobě kloužou a k přenosu hybnosti ve směru kolmém na směr proudění dochází jen na molekulární úrovni (viskozita). Pro hodnoty Re 10 4 (plně vyvinuté turbulentní proudění) dochází k intenzivnímu přenosu hybnosti ve směru kolmém na směr proudění (tím i ke zvýšeným ztrátám energie) makroskopickými turbulentními víry. Tvorbu vírů podporuje zvyšování rychlosti proudění a náhlé změny směru proudění tekutiny. K náhlým změnám směru proudění dochází jednak při průtoku tekutiny místními odpory, jednak při obtékání drobných nerovností na stěně trubky, jejichž střední výšku nazýváme absolutní drsnost potrubí a její hodnoty jsou pro různé materiály tabelovány. V blízkosti stěny trubky, kde je tekutina bržděna a její rychlost je nižší, zůstává i za podmínek, kdy v ose trubky je proudění turbulentní, zachována laminárně proudící vrstvička tekutiny, jejíž 3-

tloušťka se vzrůstajícím Re klesá. Výčnělky na stěně trubky se vynořují z laminární podvrstvy a začínají se uplatňovat při zvyšování intenzity turbulence, přestává záviset na Re a je funkcí pouze relativní drsnosti. Z tohoto kvalitativního výkladu je zřejmé, proč se hodnoty uvádějí v tabulkách jako konstanty nezávislé na Re. Předpokládá se totiž, že v tvarových kusech a armaturách je vždy vysoká intenzita turbulence. Uspořádání pokusů v laboratoři dovoluje platnost tohoto předpokladu ověřit. II Cíl práce 1. Určit součinitel tření pro zadaný rovný úsek potrubí a součinitele místního odporu pro zadané armatury.. Graficky znázornit závislost součinitele tření na Reynoldsově kritériu v měřeném oboru podmínek. 3. Pro součinitele místních odporů stanovit průměrnou hodnotu z hodnot naměřených při různých hodnotách objemového průtoku. III Popis zařízení Zařízení pro práci Ztráty tlaku je znázorněno na obr. 3-1. Ze zásobní nádrže 1 se odstředivým čerpadlem 3 čerpá voda přes jeden z dvojice ventilů 4 do jednoho ze dvou rotametrů 5. Princip měření průtoku rotametrem je popsán v oddíle II kapitoly 1 Některé měřicí přístroje používané v laboratoři, která se nachází na www.vscht.cz/uchi/ped/labchi v části Doplňky. Z rotametru je voda vedena do potrubí, které je rozděleno do tří větví A, B, C. Každá větev má postupně ve směru toku tekutiny přímý úsek trubky a jednu z proměřovaných armatur 7, 8, 9. Jednotlivé měřené části potrubního systému jsou přes propojovací moduly 1 hadicemi trvale připojeny k manometru 11. Na obrázku je přerušovanou čarou schematicky znázorněno pouze propojení při měření tlakové ztráty na armatuře 7 (šoupě) s moduly 1. Ostatní části potrubního systému jsou zapojeny analogicky, při měření tlakové ztráty se propojení manometru s měřeným úsekem provede otevřením příslušné dvojice kohoutů 15 0, všechny ostatní jsou zavřené. Diferenční manometr 11 pro měření tlakové ztráty na jednotlivých úsecích aparatury je tvořen skleněnou U-trubicí naplněnou manometrickou kapalinou nemísitelnou s vodou. Manometr je vybaven odvzdušňovacími kohouty 1 a zkratovacím kohoutem 13. Ventily 10 a 11 slouží k odvzdušnění aparatury při napouštění vody. Šoupětem 6 se reguluje objemový průtok vody zařízením. 3-3

1a 10a 18a 19a 0a 7 8 9 6 18b 19b 0b 15a 16a 17a 14 18 A B C 15b 16b 17b 1a 1b 13 11 5a 4a 10b 1b 5b 4b 1 Obr. 3-1 Schéma zařízení 3 1 - nádrž 8 ventil se šikmým vřetenem 15a,b kohouty pro připojení manometru na přímé potrubí A spínač čerpadla 9 ventil s kolmým vřetenem 16a,b - kohouty pro připojení manometru na přímé potrubí B 3 - čerpadlo 10a, b ventily pro odvzdušnění potrubí 17a,b - kohouty pro připojení manometru na přímé potrubí C 4 - ventily 11 - diferenční manometr 18a,b - kohouty pro připojení manometru na armatury 7 5 - rotametry 1 kohouty pro odvzdušnění manometru 19a,b - kohouty pro připojení manometru na armatury 8 6 - šoupě 13 - zkratovací kohout manometru 0a,b - kohouty pro připojení manometru na armatury 9 7 - šoupě 14 teploměr 1a,b propojovací moduly A, B, C - úseky přímého potrubí, na kterých se provádí měření IV Postup práce IV.1 Příprava zařízení k měření 1. Zkontrolujeme, zda je nádrž naplněna vodou, pokud ne, doplníme ji destilovanou vodou.. Otevřeme armatury 7, 8 a 9 a odvzdušňovací ventily 10. Oba ventily 4 otevřeme o dvě otáčky a šoupě 6 zavřeme. Zkontrolujeme, zda jsou uzavřeny všechny kohouty 15 až 0 na vývodech k propojovacím modulům pro diferenční manometr. Spustíme čerpadlo spínačem a počkáme, až se z potrubí připojených k odvzdušňovacím ventilům 10 začne do zásobní nádrže vracet voda bez bublin. Protože voda neteče pod hladinu, není to pozorovatelné. Necháme alespoň 0 vteřin téct vodu z odvzdušňovacích ventilů do nádrže. 3-4

Tím jsme odstranili vzduch z aparatury. Vypneme čerpadlo a uzavřeme ventily 10. 3. Uzavřeme dvě armatury z armatur 7, 8, 9 na těch dvou větvích, na kterých právě nebudeme měřit, armatura na proměřované větvi musí být otevřena naplno a otevřeme dva správné kohouty z 15-0 na potrubí (armatuře), na které budeme měřit. 4. Před vlastním měřením musíme odvzdušnit manometr, neboť přítomnost bubliny v přípoji k manometru způsobí chybu měření tlakové diference. Před odvzdušňováním manometru otevřeme ventil 4b, který vede do menšího rotametru o tři otáčky, 4a uzavřeme. Šoupě 6 otevřeme o dvě otáčky. Pak otevřeme naplno zkratovací kohout 13, zapneme čerpadlo a velmi opatrně otevřeme jeden z odvzdušňovacích kohoutů 1. Při této činnosti hrozí, že se podaří vypudit manometrickou kapalinu z trubky manometru. To je nežádoucí, protože je drahá a jedovatá. Vytéká-li z hadice připojené k odvzdušňovacímu ventilu voda bez bublinek, je příslušné rameno manometru odvzdušněno a uzavřeme odvzdušňovací kohout 1, stejně postupujeme u druhého ramene. Po vypnutí čerpadla opatrně uzavřeme zkratovací ventil 13. Manometr je připraven k měření. Správnou funkci manometru můžeme zkontrolovat tak, že uzavřeme oba ventily 4 (nebo vypneme čerpadlo). Při nulovém průtoku musí manometr ukazovat nulovou diferenci. 5. Zjistíme dosažitelný rozsah průtoků pro měření na připojeném úseku: Minimální měřitelný průtok je udán u kalibrační rovnice. U menšího rotametru, může se ale stát, že při této hodnotě nelze odečíst ztrátu tlaku. Pak je minimální průtok ten, při kterém je ztráta tlaku ještě měřitelná. Maximální průtok zjistíme tak, že zapneme čerpadlo a pomalu otevíráme přívodní ventil 4a k většímu rotametru, (menší rotametr odstavíme) a současně otevíráme šoupě 6. Pozorujeme současně rotametr a manometr. Maximální průtok je shora omezen buď výkonem čerpadla, nebo tím, že měřená tlaková ztráta dosáhne rozsahu diferenčního manometru, nebo tím, že je překročen měřící rozsah většího rotametru. Tuto činnost musíme opakovat pokaždé, když přepojíme manometr na nový měřený úsek. IV. Měření Před započetím měřením odečteme teplotu vody na teploměru 14 a zapíšeme do formuláře protokolu. Rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou průtoku zjištěný v bodě 5 předchozí části rozdělíme na tolik stejných intervalů, aby byly zaplněny všechny řádky ve formuláři pro příslušné měření. Šoupětem 6 nastavujeme hodnoty průtoku a odečítáme tlakovou ztrátu, získané údaje zapisujeme do formuláře protokolu. Při malých průtocích (menší než 50 dílků u většího rotametru) přivíráme i ventil 4a (nebo 4b) před právě používaným rotametrem. Je to poznat podle sluchu, voda začne v potrubí šumět výrazně hlasitěji. IV.3 Ukončení práce Po změření posledního úseku změříme teplotu vody. Po ukončení všech zadaných měření uzavřeme oba ventily 4 a vypneme čerpadlo spínačem a uzavřeme šoupě 6. 3-5

V Bezpečnostní opatření 1. Nelezeme po aparatuře, není na to dimenzována.. Varujeme se jakéhokoliv dotyku čerpadla v chodu. 3. Průtok vody měníme pomalu, abychom nevystavovali zařízení rázům. VI Zpracování naměřených hodnot Jednotlivé sloupce protokolu postupně vypočteme následovně: a) Průtok z kalibrační rovnice rotametru, která je na vývěsce u aparatury. b) Rychlost z průtoku a rovnice (3-1). Potřebné rozměry aparatury jsou rovněž na vývěsce. Pro místní odpory vypočteme rychlost z průřezu té trubky, ve které jsou zařazeny. c) Tlakovou ztrátu vypočteme z údaje diferenčního manomentru a ze vztahu (3-11). Hustota manometrické kapaliny je uvedena na vývěsce. d) Reynoldsovo kritérium ze vzorce (3-14). Hustotu a viskozitu vody odečteme z tabulek pro průměrnou hodnotu teploty vody během měření. e) Součinitel odporu pro místní odpory ze vztahu (3-1). f) Součinitel tření pro přímé potrubí ze vztahu (3-13). K protokolu náleží i grafické znázornění změřené závislosti součinitele tření na Reynoldsově kritériu v semilogaritmických souřadnicích. Logaritmické souřadnice jsou pouze na x-ové ose (Reynoldsovo kritérium). Upozornění: Není vynášena hodnota logaritmu Reynoldsova kritéria, ale logaritmické měřítko na ose x (pokud je Re = 10 000, pak je vynesena hodnota 10 000 a ne 4), osa y je v dekadickém měřítku. Ve skriptech Chemické inženýrství I je jako obrázek 3-7. Kalibrační rovnici rotametru a další údaje z vývěsky je nutno si opsat ještě během měření. Vztah pro přepočet údaje manometru na tlakovou ztrátu předpokládá dosazení všech veličin v jednotkách SI! 3-6

VII Symboly d vnitřní průměr potrubí m e dis měrná ztrátová energie m s - g tíhové zrychlení m s - h geometrická výška potrubí m l délka potrubí m p tlak v potrubí Pa Re Reynoldsovo kritérium S průtočná plocha m v rychlost tekutiny m s -1 V objemový průtok tekutiny m 3 s -1 h rozdíl výšek hladin v manometru m p rozdíl tlaků, zde tlaková ztráta Pa dynamická viskozita Pa s součinitel tření v přímém potrubí hustota proudící tekutiny kg m -3 m hustota manometrické kapaliny kg m -3 součinitel místního odporu VIII Kontrolní otázky 1. Co je cílem práce, jaké veličiny budete nastavovat a jaké měřit?. Co uděláte před měřením? 3. Jak budete postupovat při měření? 4. Jak budete postupovat při odvzdušňování aparatury a kdy ji budete odvzdušňovat? 5. Jak budete postupovat při odvzdušňování manometru a kdy jej budete odvzdušňovat? 6. Jak zajistíte, aby neutekla manometrická kapalina? 7. Můžete sahat na ventily, když jimi proudí kapalina? Může být zapnuté odstředivé čerpadlo, má-li zavřené ventily na výtlaku? 8. Můžete měřit při současném průtoku tekutiny menším a větším rotametrem? 9. Jak budete postupovat při odečtu z U manometru? Jak poznáte, že je manometr správně odvzdušněný? 10. Jak moc budete otevírat nebo uzavírat měřené a neměřené armatury? 3-7

IX Odpovědi na otázky: 1. Co je cílem práce, jaké veličiny budete nastavovat a jaké měřit? Cílem práce je zjistit závislost součinitele tření v přímém potrubí na Reynoldsově kritériu a zjistit hodnoty součinitelů místních odporů pro šoupě, ventil se šikmým vřetenem a ventil s kolmým vřetenem. Pro stanovení těchto hodnot je potřeba znát teplotu vody (a z ní vyplývající viskozitu a hustotu), hustotu manometrické kapaliny, hodnotu tíhového zrychlení, vnitřní průměr přímého potrubí (u armatur potrubí, na kterém jsou namontované). Dále je potřeba při každém měření nastavit výšku plováku v rotametru (tu lze dosadit do kalibrační rovnice a z ní lze vypočítat rychlost toku tekutiny v potrubí) a odečíst rozdíl výšek hladin v manometru (z něj lze spočítat rychlost toku tekutiny v potrubí).. Co uděláte před měřením? Zkontrolujeme, že je v nádrži dostatek vody (pokud ne, doplníme ji destilovanou vodou). Uzavřeme ventily pro přívod tekutiny k manometrům a trochu otevřeme odvzdušňovací ventily aparatury, uzavřeme odvzdušňovací ventily u manometru, otevřeme zkratovací ventil u manometru, o dvě otáčky otevřeme ventily pod rotametry a uzavřeme šoupě před vstupem do nádrže. Zcela otevřeme armatury (šoupě, ventil a ventil se šikmým vřetenem). 3. Jak budete postupovat při měření? Odvzdušníme aparaturu a pak manometr. Zcela uzavřeme dvě armatury namontované na přímém potrubí, které nebudeme měřit. Stanovíme maximální a minimální průtoky potrubím (armaturou). Pak změříme teplotu vody. 4. Jak budete postupovat při odvzdušňování aparatury a kdy ji budete odvzdušňovat? Zkontrolujeme stav ventilů, šoupat a kohoutu, zda je podle otázky. Pak spustíme čerpadlo spínačem. Zcela otevřeme ventily pro odvzdušnění aparatury a postupně zvyšujeme průtok otevíráním ventilů pod rotametry. Počkáme, až se z hadic připojených k odvzdušňovacím ventilům začne do zásobní nádrže vracet voda bez bublin (ponoříme je pod hladinu). Pak vypneme čerpadlo a uzavřeme odvzdušňovací ventily a ventil pod menším rotametrem necháme otevřený asi o 3 otáčky, pod velkým uzavřeme. Aparaturu odvzdušňujeme jen jednou a to hned na začátku, před měřením a prvním odvzdušněním manometru. 3-8

5. Jak budete postupovat při odvzdušňování manometru a kdy jej budete odvzdušňovat? Po odvzdušnění aparatury uzavřeme dvě armatury, které jsou zapojené na dvou potrubích, na kterých nebudeme měřit součinitel tření. Pak otevřeme šoupě na vtoku do nádrže asi o dvě otáčky. Znovu zkontrolujeme, že je otevřený zkratovací kohout (OTEVŘENÝ je souběžně s potrubím, ZAVŘENÝ je kolmo na potrubí). Zapneme čerpadlo a pomalu otevíráme odpovídající kohout u potrubí, který pouští tekutinu k manometru. Pak i ten, který ji pouští ke druhému ramenu. Stále kontrolujeme, že je rozdíl výšek hladin v manometrické trubici malý (maximálně několik centimetrů). Pokud by byl rozdíl větší, pak není otevřený zkratovací kohout a ihned vypneme čerpadlo, uzavřeme na potrubí kohouty, které pouští tekutinu do manometru a pak zkusíme otočit zkratovacím kohoutem, pokud byl zavřený, tak se hladiny vyrovnají, pokud byl otevřený, tak už byly hladiny vyrovnány před otočením. A začneme manometr odvzdušňovat znovu. Pak postupně zvyšujeme průtok tak, aby byl plovák ve větším rotametru asi v jedné polovině výšky. Otevřeme jeden odvzdušňovací ventil a počkáme, až přestanou z hadice odcházet bubliny vzduchu. Pak odvzdušňovací ventil uzavřeme a otevřeme odvzdušňovací ventil nad druhým ramenem manometru. Až přestanou odcházet bubliny z připojené hadice, tak uzavřeme odvzdušňovací ventil, postupně uzavřeme ventil pod rotametrem a vypneme čerpadlo. Pak se díváme na hladiny manometrické kapaliny a musí být ve stejné výšce. Pokud nyní uzavřeme zkratovací kohout a hladiny zůstanou ve stejné výšce, může být manometr odvzdušněn, pokud jedna vzroste, tak je nad ní vzduchová bublina a je potřeba manometr znovu odvzdušnit. Manometr odvzdušňujeme pokaždé, než začneme sérii měření na další armatuře (potrubí), celkem tedy čtyřikrát. Pokud by byly hladiny stejně vysoko i po uzavření zkratovacího kohoutu, i tak může být v manometru vzduch, ale v obou ramenou stejné množství. To se projeví při měření zvýšenou citlivostí na změny tlaku (vyvolané změnou průtoku). 6. Jak zajistíte, aby neutekla manometrická kapalina? Manometrická kapalina může utéci pouze když: je uzavřený zkratovací kohout, nebo jsou uzavřeny oba odvzdušňovací ventily aparatury a šoupě na vtoku do nádrže a současně je spuštěné čerpadlo a otevřen alespoň jeden ventil pod rotametrem, nebo zvýším průtok tak, že nám manometrická kapalina v jednom ramenu klesne úplně dolů, pak nám druhým ramenem uteče. Budeme tedy dělat vše tak, aby tyto stavy nenastaly. 3-9

7. Můžete sahat na ventily, když jimi proudí kapalina? Může být zapnuté odstředivé čerpadlo, má-li zavřené ventily na výtlaku? Samozřejmě, že můžeme, protože jimi lze snižovat průtok tekutiny zařízení. Ano, odstředivé čerpadlo může být zapnuté, přestože má na výstupu uzavřené ventily, nesmí je mít uzavřené na vstupu (zde na vstupu do čerpadla nejsou). Ale čerpadlo musí být zaplněné kapalinou. Není dobře, pokud čerpadlo běží dlouho se zavřeným ventilem na výstupu. 8. Můžete měřit při současném průtoku tekutiny menším a větším rotametrem? Nemůžeme, buď měříme jen menším nebo jen větším rotametrem. 9. Jak budete postupovat při odečtu z U manometru? Jak poznáte, že je manometr správně odvzdušněný? Na stupnici odečteme od výšky horní hladu výšku spodní hladiny. Při nulovém průtoku, obou otevřených ventilech na přívodech k manometru, obou uzavřených ventilech pro odvzdušňování manometru a uzavřeném zkratovacím kohoutu budou obě hladiny stejně vysoko. 10. Jak moc budete otevírat nebo uzavírat měřené a neměřené armatury 7-9? Měřené budou úplně otevřené, neměřené budou úplně zavřené. Při měření součinitele tření v potrubí bude zcela otevřena armatura, která je na něm umístěna, ostatní dvě budou zavřené. Pokud by byly otevřené, proudila by jimi kapalina, jejíž objemový tok by se projevil na rotametru, ale tlaková ztráta na manometru by se neprojevila. 3-10

Při odvzdušnění aparatury budou: zeleně označené armatury úplně otevřené, červeně označené armatury úplně uzavřené. Na začátku budou: ventily budou 4 otevřeny asi na otáčky, ventily 10 otevřené. Ventily 4 bude měněn průtok vody potrubím zvyšujeme. Po alespoň 0 vteřinách bude nejdřív vypnuto čerpadlo, pak zavřeny ventily 10. 3-11

Při odvzdušnění manometru připojeného k potrubní větvi A budou: zeleně označené armatury úplně otevřené, červeně označené armatury úplně uzavřené, ventil 4b bude na začátku zcela uzavřen, 4a otevřen asi na 3 otáčky, šoupě 6 bude otevřené asi na otáčky, kohouty 1a a 1b budou uzavřené. Ventily 4 bude měněn průtok vody potrubím zvyšujeme, šoupětem 6 také reguluje průtok, měl by být otevřený podobně jako ventily 4. Kohouty 1 bude vypuštěn vzduch z propojovacích hadic (mezi 15a a 1a a 15b a 1b) a z manometru. Až při kontrole správnosti odvzdušnění bude při NULOVÉM průtoku vody zařízením uzavřen kohout 13. 3-1

Při odvzdušnění manometru připojeného k armatuře 7 budou: zeleně označené armatury úplně otevřené, červeně označené armatury úplně uzavřené, ventil 4b bude na začátku zcela uzavřen, 4a otevřen asi na 3 otáčky, šoupě 6 bude otevřené asi na otáčky, kohouty 1a a 1b budou uzavřené. Ventily 4 bude měněn průtok vody potrubím zvyšujeme, šoupětem 6 také reguluje průtok, měl by být otevřený podobně jako ventily 4. Kohouty 1 bude vypuštěn vzduch z propojovacích hadic (mezi 18a a 1a a 18b a 1b) a z manometru. Až při kontrole správnosti odvzdušnění bude při NULOVÉM průtoku vody zařízením uzavřen kohout 13. 3-13