12.pdf

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

Jednostka

miary

mbar

litr

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 ]

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

- stosunek ciśnień β:

[ kg

[ m 3

= p 2

p 0

- krytyczny stosunek ciśnień β kr :

 kr = 2

k 1 

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 −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

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

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 .

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: