موضوع آزمایش : افت انرژی در اجزا یک سیستم لوله کشی

موضوع آزمایش : افت انرژی در اجزا یک سیستم لوله کشی


هدف آزمایش:

هدف از این آزمایش تعیین میزان افت انرژی در سیال جاری در یک سیستم لوله کشی شامل اجزایی مانند لوله مستقیم ، زانوی استاندارد و غیراستاندارد شیرها ، انبساط ناگهانی و انقباض ناگهانی در مقطع جریان وتطابق آن با روابط موجود.

تئوری آزمایش:

به دلیل پیچیدگی مساله، امکان مدل کردن آن مشکل و بدست آوردن روابط تئوری مشکلتر است، از طرفی متغیرهای موثر در مساله زیاد هستند. بنابراین برای این دست از مسائل مجموعه ای از روابط تجربی ارائه شده که هر یک در محدوده های جوابهای نزدیک به واقعیت داده اند. لذا در این آزمایش روابط تجربی ارائه شده و نتایج حاصل از آن با نتایج آزمایش مطابقت داده میشود.که این روابط عبارتند از:

۱-افت انرژی در لوله مستقیم: براساس رابطه دارسی ویسباخ افت انرژی در لوله مستقیم با طول لوله نسبت مستقیم وبا قطر آن نسبت عکس دارد. همچنین با سرعت جریان سیال و زبری داخل لوله به شکل زیر مرتبط می باشد.

که در آن L طول و‌D قطر آن ، v سرعت جریان و f ضریب اصطکاک می باشد. در جریان درهم با توجه به زبری داخل لوله و عدد رینولدز از نمودار مودی بدست می آید.

۲-افت انرژی در زانویی : در اجزای این سیستم ،معمولا افت انرژی برحسب ضریبی از جمله انرژی جنبشی عنوان می گردد.

که مقدار k برای زانویی استاندارد و قائمه در جداول کتب مرجع آمده است. همچنین در کتب کاربردی جهت تعیین افت ، یک طول معادل ارائه می شود که افت در جزء مورد نظر را با افت در یک لوله مستقیم  با طول معادل عنوان شده برابر دانسته و در عوض بررسی افت در این جزء افت در یک لوله مستقیم با طول معادل آن محاسبه می شود. زانویی دیگری که مورد استفاده واقع شده یک لوله است که با شعاع r به میزان ۹۰درجه چرخیده باشد که در آن ضریب k از نمودار مربوطه بدست می آید.

۳-افت انرژی در شیرها: افت انرژی در شیرها از رابطه عمومی بدست می آید و ضریب k بسته به نوع شیر و  میزان بازشدگی آن در کتب مرجع آمده است. بعنوان مثال این ضریب برای شیر توپی کاملا باز ۱۰ وشیر دروازه ای کاملا باز ۲/۰ و شیر یکطرفه کاملا باز ۵/۲ میباشد.

۴-افت انرژی در انقباض ناگهانی: زمانی که جریان یک باره از یک مقطع بزرگ وارد یک مقطع کوچک می شود افت انرژی از رابطه عمومی بدست می آید که در آن سرعت در مقطع دوم وکوچک منظور شده و ضریب k با توجه به نسبت بین سطح مقطع کوچکتر به بزرگتر از جدول زیر بدست می آید:

۱ ۸/۰ ۵/۰ ۴/۰ ۳/۰ ۲/۰ ۱/۰ ۰ A۲/A۱
۰ ۰۶/۰ ۱۸/۰ ۳/۰ ۳۶/۰ ۴۱/۰ ۴۵/۰ ۵/۰ K

۵-افت انرژی در انبساط ناگهانی : زمانی که جریان یکباره از یک مقطع کوچک وارد یک مقطع بزرگ می گردد افت انرژی از رابطه زیر بدست خواهدآمد:

که نماد ۱ مربوط به مقطع کوچکتر و نماد ۲ مقطع بزرگتر است.

شرح دستگاه و وسایل آزمایش:

دستگاه شامل دو مدار مختلف دارای اجزای متفاوت می باشد بوسیله مخزن وپمپ آب وشیر تنظیم دبی ، می توان دبی لازم را در مدارها ایجاد کرد. جهت اندازه گیری افت از سیستم مانومتری استفاده میشود.

در این سیستم ، دو سر یک مجموعه که افت انرژی در آن اندازه گیری خواهد شد به یک جفت مانومتر متصل است اگر سطح آب در آنها قبل از ایجاد جریان یکسان باشد پس از ایجاد جریان اختلاف سطح پیدا خواهد کرد و طول این اختلاف سطح معادل کل افت انرژی در اجزای موجود بین دو نقطه نصب مانومترها خواهد بود یعنی :

 واگر مقدار این اختلاف زیاد باشد ، از جیوه استفاده می شود که در این حالت:

روش آزمایش:

ابتدا مانومترها را کالیبره می کنیم. برای این کار زمانی که جریان وجود ندارد با ارتباط دادن آنها به هوای آزاد سطح آب در آنها را یکسان می کنیم. در صورتی که اختلاف اولیه ای باقی ماند آن را یادداشت واعداد قرائت شده بعدی را با آن جمع جبری می کنیم شیر یک مدار را بسته و شیر مدار دیگر کاملا باز میکنیم. شیر تنظیم دبی را بسته ، پمپ را روشن میکنیم. سپس به آرامی ایجاد دبی کرده و شری تنظیم دبی را در حدی باز می کنیم که تمامی مانومتر ها قابل اندازه گیری باشد. در این حالت اختلاف ایجاد شده بین هر دو مانومتر مرتبط به یکدیگر یادداشت کرده و سپس دبی را اندازه گیری می نماییم. با کم کردن دبی در مراحل مختلف ، مقادیر را مجددا یادداشت میکنیم. آزمایش را برای مدار دوم تکرار می کنیم ومقادیر مربوط به اینمدار را نیز یادداشت می کنیم. در مرحله سوم در حالی که هر دو شیر مدارها کاملا باز هستند، آزمایش را برای یک دبی تکرار کرده مقادیر تمام مانومتر ها ومقدرا دبی را یادداشت می نماییم مادیر مانومترها ودبی را برای هر مرحله در جدولی تنظیم می نماییم.

حالت اول: شیر مدار سبز را بسته و شیر مدار آبی را باز می کنیم. برای دبی های مختلف آزمایش را انجام می دهیم. اعداد قرائت شده را در جدول زیر تنظیم کرده و کالیبراسیون دستگاه نیز اعمال گردیده است. ضمنا برای مجموعه F ، به دلیل اختلاف زیاد از جیوه استفاده شده است.

۲۱=۹۱۹-۹۴۰ ۲۱=۹۳۵-۹۵۶ ۷=۷۲۸-۷۳۵ ۱۶=۸۴۵-۸۷۰ A
۵۵۷=۲۵۵-۹۸-۹۱۰ ۸۸۹=۹-۳۶-۹۳۴ ۴۹۲=۲۳۵-۷۲۷ ۶۲۳=۲۰۰-۳۰-۸۵۳ B
۷=۹-۳۲۶-۳۴۲ ۶=۱۱-۶۱۵-۶۳۲ ۲۰=۵۸۰-۵۶۰ ۴۱=۵۸۲-۶۲۳ C
۱۵۸=۶۳۴-۷۹۲ ۱۴۳=۶۳۶-۷۷۹ ۶۴=۶۵۰-۷۱۴ ۷۵=۷۷۰-۶۹۵ D
۱۳۹=۵۲-۵۵۱-۷۴۲ ۱۸۲=۵۵۲-۷۳۴ ۴۷=۶۰۵-۶۵۲ ۸۵=۶۰۵-۶۹۰ E
۲/۲۹۹=۶/۱۳(۱۹۴-۱۷۲) ۶/۲۸۵=۶/۱۳(۱۷۳-۱۹۴) ۲/۱۶۳=۶/۱۳(۱۹۲-۱۸۰) ۲/۲۳۱=۶/۱۳(۱۷۵-۱۹۲) F

حالت دوم: شیر مدار سبزرنگ راسته وشیرمدار آبی را باز می کنیم. برای مانومتر L از جیوه استفاده شده و برای دبی های مختلف اعداد قرائت شده در جدول زیر تنظیم گردیده است.

۴۱=۵۳۶-۵۷۷ ۲۰=۶۰۵-۶۲۵ ۰=۶۵۵-۶۵۵ ۰=۶۸۶-۶۸۶ ۳۱=۴۸-۶۹۵-۷۱۲ G
۱۶۱=۶۴۳-۸۰۴ ۲۲۲=۶۴۴-۸۶۶ ۲۶۸=۶۴۲-۹۱۰ ۱۰=۹۴۰-۹۳۰ ۳۴۲=۶۴۲-۹۸۴ I
۵۰=۴۲۰-۴۷۰ ۶۸=۴۷۲-۵۴۰ ۸۴=۱۱۰-۵۹۴ ۹۰=۵۲۷-۶۱۷ ۱۱۰=۵۷۵-۶۸۵ H
۲۱=۶۶۵-۶۸۶ ۱۶۸=۵۷۶-۷۴۴ ۲۰۰=۷۸۲-۵۸۲ ۲۱۵=۵۸۵-۸۰۰ ۲۶۰=۵۹۰-۸۵۰ J
۴۴=۵۶۶-۶۱۰ ۷۵=۵۸۳-۶۵۸ ۱۰۰=۵۹۰-۶۹۰ ۱۱۰=۵۹۵-۷۰۵ ۱۷۰=۳۳-۷۴۴-۶۰۷ K
۸/۲۴۴=۶/۱۳(۱۶۴-۱۸۲) ۸/۲۴۴=۶/۱۳(۱۶۴-۱۸۲) ۸/۲۴۴=۶/۱۳(۱۶۴-۱۸۲) ۸/۲۴۴=۶/۱۳(۱۶۴-۱۸۲) ۲۷۲=۶/۱۳(۱۶۲-۱۸۴) L


حالت سوم: هر دو شیر آبی وسبز را باز کرده انجام داده و اعداد را برای تمام مانومتر قرائت می کنیم:

آزمایش را برای دبی  

۰=۶/۱۳(۵-۱۷۲-۱۷۷) L
۷۵۸=۲۵-۷۸۳ B
۶=۷۸۴-۷۹۰ A
۸/۱۰۸=۶/۱۳(۱۸۸-۱۸۰) F
۵۹=۶۱۷-۶۷۶ E
۱۴=۳۵-۵۵۱-۵۷۲ K
۴۱=۳۲-۵۳۵-۵۲۶ C
۱۱=۴۱۱-۴۲۲ G
۲۵=۴۲۰-۴۴۵ H
۷۸=۷۳۰-۶۵۲ I
۶۱=۵۶۷-۶۲۸ J
۵۳=۷۲۷-۶۷۴ D

درباره نویسنده

شبکه دانش

آماده همکاری با تولیدکنندگان و واردکنندگان محترم::09138264107 رد کردن

Cart Item Removed. Undo
  • No products in the cart.