lucrarea_experimentala_3

5/12/2018 lucrarea_experimentala_3 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lucrareaexperimentala3-55a4d0e73dcc3 1/4

Lucrarea experimentala nr.3-“Pierderi de sarcina distribuite”

LUCRAREA EXPERIMENTALA NR.3

1. Consideraii teoretice

In cazul unui fluid real aflat in mişcare, o parte din energia lui se disipează, respectiv se transforma

energie calorica, fenomen datorat ciocnirilor intre particule constitutive si respectiv intre particule si permijlocului de transport hidraulic.Fenomenul disipării energiei unui curent, este unul foarte complex, iar simularea lui pe cale analit

respectiv printr-o formula practica a fost rezolvata pe cale empirica, respectiv pe baza măsurătoriloexperimentelor in laborator sau natura.

In acest sens, astăzi se cunosc mai multe formule de calcul atât pentru determinarea pierderilor lini(distribuite) cat si locale plecând de la aplicarea metodei hidraulice globale concretizate prin formula:

g

vhr 2

2

ζ = (3.1)

In care v si g reprezintă viteza curentului , respectiv acceleraia gravitaionala, iar ζ coeficien

adimensional prin care se reflecta influenta celorlali parametri in estimarea pierderilor de sarcina.Influenta unui număr considerabil de factori in variaia pierderilor liniare de presiune pe un curent

fluid, a f ăcut dificila simularea matematica a acestui fenomen.Prin interpretarea relaiei lui Bernoulli, reprezentata geometric, se poate sintetiza o formula glob

de calcul a pierderilor de sarcina distribuite: L I hd ⋅= (3.2)

In care I este panta hidraulica in lungul curentului uniform pe lungimea LIn acest caz avem mai multe relaii de calcul pentru hd:

Relaia lui Darcy-Weissbach: Lg

v

Dhd

2

2λ = (3.3)

sau

Relaia lui Chezy: L RC

vhd 2

2

= (3.4)

Unde coeficientul lui Chezy se poate exprima in funcie de λ (coeficient de rezistenta hidraulica):

λ

gC

8= (3.5)

Relaia (3.3) este folosita in cazul conductelor circulare, iar relaia (3.4) pentru seciuni de for

oarecare.Aşa cum rezulta din aceste doua relaii, complexitatea fenomenului se depăşeşte prin exprima

coeficientului de rezistenta hidraulica.S-a constatat ca exista o strânsa legătura intre dependenta lui λ , numărul lui Reynolds Re

rugozitatea relativa.




Cercetările f ăcute asupra acestui fenomen au stabilit ca pornind de la regimul laminar (respecRe<2320), când λ =f(Re) pe măsura ce trecem la numere ale lui Reynolds mari si foarte mari (mi şc

turbulenta in zona pătratica) λ =f(Re,d

∆) respectiv λ =f

∆

d .

Ca atare relaiile de calcul pentru λ sau sistematizat in funcie de regimul de mişcare respectiv:

Pentru mişcarea laminara expresia cea mai utilizata este:

Re

64=λ (3.6)

Pentru mişcarea turbulenta respectiv pentru 4000<Re<10000 se foloseşte relaia lui Altshulconducte netede:

( )264.1Relg8.1

1

−

=λ (3.7)

In calculul pierderilor de sarcina liniara, respectiv calculul lui λ se cunosc aproximativ 100 de relempirice si semiempirice determinate de diferii autori in funcie de parametrii principali, respectiv numă

lui Reynolds:

ν

vd =Re (3.8)

respectiv după gradul de netezire al pereilor, pornind de la conducte netede pana la conducte, respeccanale rugoase.

2. Parte experimentala

Standul din figura 2.4 este compusdintr-un tub metalic cu seciune constanta, cudiametru D=4mm .

Pentru obinere celor doua regimuri de

mişcare (laminar si turbulent) alimentarea cuapa a conductei se poate face in doua moduri :gravitaional sau direct prin pompare directa.Aceste moduri sunt obinute prin reglareacelor doua vane de pe peretele lateral conforminstruciunilor de pe stand.

Pe acest tub avem posibilitatea de amăsura poziia liniei piezometrice pentru douaseciuni situate la o distanta de L=500 mm. Inaceleaşi seciuni exista si posibilitateamăsurării presiunii hidrostatice cu ajutorul a

doua manometre Bourdon. Existenta celordoua tipuri de aparate de măsura se justificaprin diferenele de presiune ce apar in celedoua situaii: in cazul curgerii laminarepierderile de sarcina se încadrează in limita a500 mmCA (diferena de nivel maxima ce poate fi măsurata cu piezometrele simple), iar in cazul regimude curgere turbulent pierderile de sarcina depăşesc aceasta valoare limita.




Pentru determinarea coeficientului de vâscozitate cinematica este nevoie de temperatura apeigrade Celsius si se foloseşte tabelul 2.5.

Cu ajutorul standului, având in vedere dotările de care dispune poate fi abordata următoarea lucrpractica:

A) Compararea pierderilor de sarcina distribuite măsurate cu valorile teoretice in regim laminaPentru buna desf ăşurare a lucrării etapele de pregătire ale echipamentului, ca si citirile dateprimare vor respecta o anumita succesiune:

1. Conectai conducta de alimentare cu apa a standului experimental la conectorul rapidbăncii hidraulice

2. Asigurai-va ca, conducta de golire si conducta de preaplin sunt pozi ionate in bazinul bănhidraulice

3. Asigurai-va ca vanele VP1 si VP2 sunt in poziia 1, respectiv VP3 si VP4 in pozcorespunzătoare regimului de mişcare laminar

4. Pornii pompa si deschidei vana principala a pompei, VP pana când nivelul apei in bazisuperior standului rămâne constant

5.

Închidei complet vana de reglare a echipamentului6. Deschidei robinetul de aerisire si cu ajutorul pompei manuale introducei aer sub presiunepiezometre.

7. Închidei robinetul de aerisire. In acest moment nivelul apei in toate piezometrelor esteacelaşi nivel

8. Deschidei vana de reglare a echipamentului treptat pana când se constata o variasemnificativa a nivelurilor in tuburile piezometrice.

9. Calculai debitul prin cronometrarea timpului de umplere a cilindrului gradat10. Notai înălimea obinuta de ambele tuburi piezometrice (h1i si h2i) si calculai diferena.

Rezultatele obinute prin citiri, precum si prin efectuarea calculelor pentru determinarea pierderde sarcina distribuite sunt sistematizate in Tabelul 2.1

Tabelul

NrV

[m3]t

[s]Q

[m3 /s]A

[m2]h1

[mCA]h2

[mCA]

hde=

h1- h2

[mCA]

v= A

Q

[m/s] ν

vd =Re

Re

64=λ

Lg

v

Dh

a

d 2

2λ =

[mCA]

1

2

3

B) Compararea pierderilor de sarcina distribuite măsurate cu valorile teoretice in reg

turbulent:

Pentru buna desf ăş

urare a lucrării etapele de preg

ătire ale echipamentului, ca si citirile date

primare vor respecta o anumita succesiune:1. Conectai conducta de alimentare cu apa a standului experimental la conectorul rapid

băncii hidraulice2. Asigurai-va ca, conducta de golire si conducta de preaplin sunt pozi ionate in bazinul băn

hidraulice3. Asigurai-va ca vanele VP1 si VP2 sunt in pozitia 2 respectiv VP3 si VP4 in poz

corespunzătoare regimului de mişcare turbulent




4. Închidei complet vana de reglare a echipamentului. Manometrele Bourdon trebuie sa indo diferena de presiune de aproximativ 0.05 bar.

5. Deschidei vana de reglare a echipamentului treptat pana când se constata o variasemnificativa a presiunilor indicate de cele doua manometre.

6. Calculai debitul prin cronometrarea timpului de umplere a cilindrului gradat (se vor f

minim 3 măsurători)7. Notai înălimea presiunile indicate de cele doua manometre (P1i si P2i).Rezultatele obinute prin citiri, precum si prin efectuarea calculelor pentru determinarea diametre

sunt sistematizate in Tabelul 2.2.Tabelul

NrV

[m3]t

[s]Q

[m3 /s]A

[m2]v=

A

Q

[m/s]

P1

[bar]P2

[bar]

hde=

)()( 22

11 Z

p Z

p+−+

γ γ

[mCA]

Re ( )264.1Relg8.1

1

−

=λ ha

d =

[m

1

2

3

Tabelul Vasozitateacinematica

Vasozitateacinematica

VasozitateacinematicaTemperatura

ν Temperatura

ν Temperatura

ν oC 106xm2 /s oC 106xm2 /s oC 106xm2 /s0 1.793 17 1.080 34 0.7381 1.732 18 1.053 35 0.7242 1.674 19 1.027 36 0.7113 1.619 20 1.002 37 0.6974 1.568 21 0.978 38 0.6845 1.520 22 0.955 39 0.6716 1.474 23 0.933 40 0.6587 1.429 24 0.911 45 0.6028 1.386 25 0.893 50 0.5549 1.346 26 0.873 55 0.51110 1.307 27 0.854 60 0.47611 1.270 28 0.836 65 0.44312 1.235 29 0.818 70 0.41313 1.201 30 0.802 75 0.386

14 1.169 31 0.785 80 0.36315 1.138 32 0.769 85 0.34216 1.108 33 0.753

lucrarea_experimentala_3

Documents

Transcript of lucrarea_experimentala_3