Praktikum iz hidraulike Str. 6-1 VI ježba Stacionarno tečenje u sustau pod tlakom Primjena Bernoullijee jednadžbe za strujanje realne tekućine u sustau pod tlakom je prikazana na modelu koji se sastoji od posude iz koje oda utječe u cije promjenjiog poprečnog presjeka s nizom koljena i zasunom te slobodnim istjecanjem na kraju. Na modelu se mjeri promjena tlaka duž strujne cijei. Model je prikazan na slici 6.1. Slika 6.1 Fizikalni model linijskih i lokalnih gubitaka u sistemu pod tlakom Na osnou tlaka izmjerenog u pojedinim protjecajnim profilima i brzine izmjerene pomoću Pitotoe cijei na izlazu iz promatrane dionice, može se nacrtati energetska linija. Na osnou pada energetske linije mogu se izračunati koeficijenti linijskih gubitaka za cijei kao i koeficijenti lokalnih gubitaka na ulazu, proširenju, suženju, koljenu i zasunu. Procedura mjerenja je ukratko opisana u nastaku, a na kraju su za orijentaciju priloženi neki od koeficijenata lokalnih gubitaka objaljeni u literaturi.
Praktikum iz hidraulike Str. 6-1. Procedura mjerenja Nakon uključianja crpke se otara zasun i formira stacionarno tečenje. Pri korak je mjerenje izlazne brzine pomoću Pitotoe cječice h PIT i razine u sim piezometrima h i, gdje je i = 1-17. Brzina u cijei 1 (promjera D 1 ) je 1 = prema formuli Q = D / 4 1 1 π ghpit te se može izračunati protok kroz cije Potrebno je: 1) prema izmjerenim h i i izračunatim brzinskim isinama nacrtati piezometarsku i energetsku liniju ) odrediti relatinu i apsolutnu hrapaost cijei 1 i Postupak: Na potezima gdje se mjeri linijski gubitak, a to su dionice između piezometara: 1-, -3, 4-5, 5-6, 7-8, 8-9, 11-1, 1-13 i 14-15, treba izračunati rijednost linijskog gubitka iz konstruirane energetske linije hij = Ej Ei Lij hij = λ D g D g hij λ = L ij Izračunati D 6 Re =, υ = 1,14 x 10 m / s υ Za poznate λ i Re na Moodyjeom dijagramu očitati relatinu hrapaost ε/d, a iz te rijednosti izračunati apsolutnu hrapaost ε.
Praktikum iz hidraulike Str. 6-3 Dobiene podatke upisati u sljedeću tablicu: CIJEV POTEZ E(cm) L (cm) (m/s) λ Re ε/d ε(mm) 1 1- -3 4-5 5-6 7-8 8-9 11-1 1-13 14-15. Određianje koeficijenata lokalnih gubitaka Na fizikalnom modelu je ugrađeno nekoliko paroa piezometara na kojima se može mjeriti pad piezometarske linije, iz koje se može izračunati koeficijent lokalnog gubitka. Piezometri su postaljeni na ulazu u cije, kao i na proširenju, koljenima i suženju. Za određianje lokalnih gubitaka treba očitati razliku razina ode u piezometrima 3-4, 6-7, 9-11, 13-14, 15-16 i 16-17. Valja obratiti pozornost da se u piezometru 10 dio kinetičke energije pretara u potencijalnu te ga treba izostaiti kod računanja lokalnih gubitaka. Za naglo proširenje rijedi : h = E E ij i j j hij = g h g = ij j Kod proširenja se dio kinetičke energije pretara u tlačnu energiju, pa iz tog razloga može lokalno doći do porasta piezometarske linije. Nakon mjerenja i obrade rezultata treba izršiti usporedbu s rijednostima prema izrazima objaljenima u literaturi. Primjer za naglo proširenje: PR h Dj = 1 D i PR = PR j g
Praktikum iz hidraulike Str. 6-4 Za usporedbu sih izračunatih koeficijenata lokalnih gubitaka (ulaz u cije, naglo proširenje, naglo suženje, koljeno i zatarač), može se koristiti sljedeća tablica: MJESTO OPIS E MJERENO Ulaz 3-4 6-7 9-11 13-14 15-16 16-17 Ulaz Proširenje Koljeno 45º Koljeno 90º Koljeno 45º Suženje Zatarač LITERATURA MJERENO Za zatarač treba odrediti samo jer nema smisla određiati poznat postotak zatorenosti poršine presjeka cijei. LIT, obzirom da nije NAPOMENA: Zbog zaarianja priključaka kojima su piezometri spojeni na cije može doći do smanjenja poršine žiog presjeka te nelogičnosti u dobienim rezultatima. Također, na nekim piezometrima, koji su neposredno uz mjesto lokalnog gubitka, može doći do odstupanja od očekiane rijednosti tlačne isine zbog izražene turbulencije. Prilikom opisa rezultata mjerenja treba komentirati nelogičnosti te po potrebi korigirati izmjerenu piezometarsku i energetsku liniju prije predaje programa. Drugim riječima, potrebno je nacrtati očitanu i ispraljenu piezometarsku i energetsku liniju. U nastaku je prikazano nekoliko rijednosti koeficijenata lokalnih gubitaka objaljenih u literaturi.
Praktikum iz hidraulike Str. 6-5
Praktikum iz hidraulike Str. 6-6
Praktikum iz hidraulike Str. 6-7 GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTE U ZAGREBU Diplomski studij Ak.god. Predmet: H I D R A U L I K A Student : Mat. broj : Zadatak 6 : Stacionarno tečenje u sustau pod tlakom D 1 = 18mm D = 8mm Srha ispitianja: Određianje koeficijenata linijskih i lokalnih gubitaka za sistem pod tlakom. Koeficijenti gubitaka određuju se baždarenjem mjernih podataka dobienima na fizikalnom modelu. Zadatak: a) Obradom mjernih podataka za slučaj stacionarnog strujanja pod tlakom na fizikalnom modelu, odrediti koeficijente linijskih gubitaka. Također odrediti apsolutnu i relatinu hrapaost za cije manjeg (D 1 = 18 mm) i ećeg promjera (D = 8 mm). b) Obradom mjernih podataka odrediti koeficijente lokalnih gubitaka za ulaz u cije, naglo proširenje, koljena, naglo suženje i zasun. Dobiene rijednosti treba usporediti s koeficijentima lokalnih gubitaka iz inženjerske literature, koji su priloženi u dodatku. c) Na osnou mjernih podataka nacrtati piezometarsku i energetsku liniju tlačne cijei.
Praktikum iz hidraulike Str. 6-8 Tok ispitianja: Uključi se pumpa na modelu, te se namještanjem zasuna uspostai stacionaran režim kroz tlačnu cije, s određenim protokom Q. Najprije se izmjeri brzinska isina h PIT u Pitotooj cječici na nizodnom kraju modela. Zatim se izmjere piezometarske kote h i, i = 1-17 za se piezometre na modelu. Također se projere međusobne udaljenosti pojedinih piezometara L i j po duljini tlačne cijei: L 1, L 3, L 4 5, L 5 6, L 7 8, L 8 9, L 11 1, L 1 13 i L 14 15. Obrada podataka: Brzina u cijei manjeg promjera D 1 se odredi pomoću brzinske isine u Pitotooj cječici: 1 = ghpit Protok kroz cije se izračuna na osnou jednadžbe: D1 π Q = 1 4 Ad a) Za saku dionicu tlačne cijei duljine L i j, odredi se energetski (tlačni) linijski gubitak h ij = h j h i, te se pomoću Darcy-Weisbachoe formule izračuna koeficijent linijskog gubitka: D g hij λ = L gdje se brzina i promjer D odnose na cije manjeg ili ećeg promjera. Nadalje, odredi se za dani cjeood i danu dionicu Reynoldso broj: Iz Moodyjeog dijagrama se za dane rijednosti λ i R e, očita relatina hrapaost ε /D te se konačno odredi i apsolutna hrapaost ε predmetne dionice cjeooda. Konačne rijednosti relatine i apsolutne hrapaosti sake cijei treba izračunati kao prosječnu rijednost (aritmetička sredina) hrapaosti dobienih za pojedine mjerne dionice. Ad b) Iz pada energetske linije h, ostarenog na mjestu lokalnog gubitka, a preuzetog iz mjerenih piezometarskih isina, odrediti koeficijent lokalnog gubitka: g h lok = te ga usporediti s odgoarajućom rijednošću iz literature (prema izrazima u prilogu). Ad c) Na priloženoj skici modela, ucrtati piezometarsku i energetsku liniju, obje rekonstruirane iz mjerenih piezometarskih kota i izračunatih brzina. i j D 6 R e =, ν = 1,14 x 10 ν m /s Zadano: Pregledao: Rok predaje:
Praktikum iz hidraulike Str. 6-9