12, PWr WME Energetyka, Terma - lab

Ćwiczenie numer 12
„Badanie procesu adiabatycznego
wypływu z dyszy w zakresie β(0-1)”
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest obserwacja działania dyszy zbieżnej Bendemanna. Mamy obserwować
zmianę strumienia masy w zależności od stosunku ciśnień β, gdzie spodziewamy się
"wypłaszczenia"charakterystyki mimo zmian ciśnienia po osiągnięciu β
kr
~ 0,5.
2. Schemat stanowiska pomiarowego:
1- gazomierz; 2- dysza Bendemanna; 3- zbiornik; 4- zawór; 5- wakuometr
3. Opis doświadczenia:
Przed przystąpieniem do ćwiczenia zapoznaliśmy się oraz sprawdziliśmy stanowisko
pomiarowe, warunki panujące w labolatorium (temperatura, ciśnienie, wilgotność). Po włączeniu
pompy próżniowej całkowicie otworzyliśmy zawór i po ustaleniu się ciśnienia p
2
, zanotowaliśmy
jego wartość. Następnie mierzyliśmy objętość powietrza przepływającą przez gazomierz w czasie
jednej minuty. Wykonaliśmy ok. 12 pomiarów, każdy dla innej wartości ciśnienia p
2
. Wartość tę
zmniejszaliśmy w każdym kolejnym pomiarze o 100 mbar, domykając zawór. W zakresie wartości
ciśnienia za dyszą 400 mbar< p
2
<600 mbar należało wykonać pomiary co 50 mbar. Zwróciliśmy
szczególną uwagę na odczytywane wyniki, gdy stosunek ciśnień za i przed dyszą zacznie się
zbliżać do wartości krytycznej. Po osiągnięciu w najmniejszym przekroju dyszy parametrów
krytycznych, strumień masy powietrza wypływającego z dyszy powinien osiągać stałą wartość,
niezmienną mimo dalszego obniżania ciśnienia za dyszą.
4. Tabele pomiarowe i wynikowe:
Wielkość

symbol

P
Z
V
t
Jednostka
miary
mbar
litr
s
1 85 10 77
2 200 10 77
3 295 10 77
4 400 10 77
5 450 10 77
6 500 10 77
7 550 10 77
8 600 10 78
9 650 10 78
10 750 10 83
11 850 10 96
12 950 10 160
Tab.1 Tabela pomiarowa
Wskaźnik obliczeń
p
2
[
Pa
∗10
2
]
Ṽ
ṁ
Współczynnik


kr
s
∗10
−5
]
s
∗10
−5
]
Lp.
1 85
0,08
0,528 12,99 15,6
2 200
0,2
0,528 12,99 15,6
3 295
0,29
0,528 12,99 15,6
4 400
0,4
0,528 12,99 15,6
5 450
0,45
0,528 12,99 15,6
6 500
0,49
0,528 12,99 15,6
7 550
0,54
0,528 12,99 15,6
8 600
0,59
0,528 12,82 15,4
9 650
0,64
0,528 12,82 15,4
10 750
0,74
0,528 12,05 14,5
11 850
0,84
0,528 10,42 12,5
12 950
0,94
0,528 6,25 7,5
Tab.2 Tabela wynikowa
5. Wzory i przykładowe obliczenia:
Warunki labolatoryjne:
t
0
= 18
o
C
p
0
= 1011 hPa
φ
0
= 53%
Wykorzystane wzory do obliczeń:
- strumień objętości powietrza:
Ṽ
=
V
t
- stosunek ciśnień β:
[
kg
[
m
3
=
p
2
p
0
- krytyczny stosunek ciśnień β
kr
:

kr
=
2
k
1

k
k
−1
gdzie: k-1,4
- strumień masy gazu (z równania Clapeyrona):
ṁ
=
p
0
∗
Ṽ
R
∗
T
0
gdzie:
Ṽ [m
3
/s]- wyznaczony strumień objętości powietrza
R [J/ kg*K]- stała gazowa powietrza (289,6)
Wyznaczamy zawartość wilgoci w powietrzu:
X
=0,622∗
p
p
p
0
−
p
p
=0,622∗
1813
101100−1813
=0,0113
gdzie:
Ciśnienie parcjalne p
p
=1813 [Pa]
Obliczenie stałej gazowej dla powietrza przepływającego przez dyszę:
R
=
R
p
∗
0,622∗
X
1
X
=461,5∗
0,6220,0113
10,0113
=289[
J
kg
∗
K
]
gdzie:
Rp=461,5 [J/kg*K]- stała gazowa pary wodnej
- strumień objętości powietrza:
Ṽ
1
=
V
1
t
1
=
0,01
77
=12,99∗10
−5
[
m
3
s
]
- stosunek ciśnień β:

1
=
p
2
1
p
0
=
85∗10
2
1011∗10
2
=0,08
- krytyczny stosunek ciśnień β
kr
:

kr
=
2
k
1

k
k
−1
=
2
1,41

1,4
1,4−1
=0,528
gdzie: k-1,4
- strumień masy gazu (z równania Clapeyrona):
R
∗
T
0
=
1011∗12,99∗10
−5
289,6∗291,15
=15,6∗10
−5
[
kg
s
]
6. Wykres:
ṁ
1
=
p
0
∗
Ṽ
1
14
12
10
8
6
4
2
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
β
Wyk.1 Wykres zależności współczynnika β do strumienia masy ṁ.
7. Wnioski:
Po osiągnięciu parametrów krytycznych podczas adiabatycznego przepływu przez dyszę, prędkość
przepływu nie uległa zmianie, bez względu na ciśnienie za dyszą. Nasze pomiary potwierdziły
założenia teoretyczne doświadczenia labolatoryjnego .

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

hannaeva.xlx.pl