تعيين آزمايشي تلفات در لوله هاي با قطر كوچك
تعيين آزمايشي تلفات در لوله هاي با قطر كوچك
مقدمه : يكي از عمومي ترين مسائل در مكانيك سيالات تخمين افت فشار است.
بنابراين هدف از اين آزمايش بررسي افت فشار در اجزا مختلف يك سيستم لوله كشي مي باشد.
شرح دستگاه : دستگاه مورد استفاده در اين آزمايش شامل دو مدار كاملاً مجزا هيدروليكي است كه يكي به رنگ آبي روشن و ديگري به رنگ آبي تيره قابل مشاهده است كه هركدام از تعدادي اجزا سيستم لوله كشي تشكيل شده اند. دستگاه به يك ميز هيدروليكي وصل شده است.
ورودي جريان بطور مستقيم از ميز به هر دو سيستم وارد شده كه با قرار دادن دو شير فلكه در انتهاي هر مسير مي توان شدت جريان با باز و بسته كردن فلكه ها كاملاً قابل كنترل است.
اجزا هريك از مدارها بصورت زير مي باشند:
شير فلكه كشوئي
مدار آبي تيره
خم زانوئي استاندارد
خم تيز 90 درجه
لوله صاف
شير فلكه بشقابي
افزايش ناگهاني سطح مقطع
مدار آبي روشنكاهش ناگهاني سطح مقطع
خم 90 درجه با شعاع 150 ميليمتر
خم 90 درجه با شعاع 100 ميليمتر
خم 90 درجه با شعاع 50 ميليمتر
در تمامي موارد (بجز شير فلكه بشقابي و كشوئي) تغيير فشار در طول هر يك از اجزا بوسيله يك جفت لوله فشار سنج تحت فشار اندازه گيري مي شود.
در مورد شيرهاي اندازه گيري فشار بوسيله لوله U شكل شال جيوه اندازه گيري مي شود. (به علت اختلاف فشار زياد دو سر شير).
شرح آزمايش :
همانطور كه قبلاً گفته شد دستگاه داراي دو مدار كاملاً مجزا است و در مرحله اول يكي از مدارها را با بستن شير فلكه خروجي آن كاملاً از مدار خارج مي كنيم.
ابتدا پمپ را روشن كرده و شير آب روي ميز هيدروليكي را تا آخر باز مي كنيم و شير فلكه بشقابي را كاملاً مي بنديم و شير فلكه كشوئي را كاملاً باز مي كنيم. مشاهده مي شود كه آب در مدار آبي روشن جريان پيدا نمي كند و اختلاف فشار دوسر همه اجزا آن صفر است. ابتدا دبي دستگاه را به وسيله ميز هيدروليكي اندازه مي گيريم ( با بالا گرفتن دسته دستگاه آب داخل مخزن دستگاه را خالي مي كنيم و پس از خالي شدن آب بر اثر وزن طرف ديگر مخزن داخل دستگاه بالا مي رود و سوپاپ داخل دستگاه بسته مي شود پس از آن اهرم دستگاه را مي بنديم و پس از برخورد دسته با اهرم يك وزنه 2 كيلويي بر روي دسته مي گذاريم چون نسبت طول بازو دو طرف دسته 1 به 3 است پس از پر شدن مخزن به ميزان 6 كيلوگرم دوباره دو طرف هموزن شده و دسته دوباره به بازو برخورد ميكند حال با تقسيم 6 بر زمان بين برخورد اوليه و ثانويه دبي دستگاه بر حسب ليتر بر ثانيه بدست مي آيد) و سپس اهرم را زير بازو ترازو قرار مي دهيم تا آب خروجي مخزن با آب ورودي آن برابر شود و باعث تغيير در دبي جريان نشود.
سپس مانومتر هاي 1 تا 6 و مانومترهاي جيوه اي دوسر شير فلكه كشوئي را مي خوانيم و در جدول يك قرار مي دهيم و سپس شير فلكه را كمي مي بنديم تا دبي عبوري از دستگاه كاهش يابد و عمليات فوق را مجدداً انجام مي دهيم اين عمل را در 8 مرحله انجام مي دهيم و پس از آن شير فلكه كشوئي را مي بنديم و شير فلكه بشقابي را باز مي كنيم مشاهده مي شود كه آب در مدار آبي روشن جريان مي يابد مانومتر هاي 7 تا 16 و مانومترهاي دو سر شير بشقابي را مي خوانيم و آنها را در جدول 2 قرار مي دهيم در اين حالت نيز با بستن تدريجي فلكه در 8 مرحله با دبي هاي مختلف افت فشارهاي مختلف را بدست مي آوريم.
جدول محاسبات برای مدار آبی تيره
U_Tube (cm) Hg
Piezometer Tube Readings (cm) Water
Time to Collect x Kg of Water (s)
Test
Number
Gate Valve
5 6
3 4
1 2
Time (s)
Weight (Kg)
302
312
775
1169
650
882
360
725
26.53
6
1
279
335
814
1160
674
878
412
728
27.86
6
2
260
355
848
1151
692
873
454
730
30.10
6
3
233
380
895
1143
718
865
550
731
33.86
6
4
212
399
930
1134
738
861
467
733
37.29
6
5
184
426
976
1112
736
854
599
730
45.86
6
6
158
453
1012
1109
791
847
644
729
58.81
6
7
145
465
1057
1099
811
842
691
729
1.31.81
6
8
120
496
1088
1095
838
841
736
725
5.42.3
6
9
U_Tube (cm) Hg
Piezometer Tube Readings (cm) Water
Time to Collect x Kg of Water (s)
Test
Number
Gate Valve
15 16
13 14
11 12
9 10
7 8
Time (s)
Weight (Kg)
389
425
469
756
335
680
386
658
469
706
720
675
24.61
6
1
364
450
510
746
392
671
431
658
510
704
715
678
27.29
6
2
339
475
541
739
435
673
469
652
543
703
712
682
30.36
6
3
314
500
573
730
480
667
505
656
575
700
709
685
34.28
6
4
287
525
605
721
525
660
543
653
608
699
705
688
42.18
6
5
262
550
635
712
564
554
576
650
638
698
702
691
51.61
6
6
233
575
668
703
609
647
614
647
673
698
700
695
1.21.59
6
7
افت لوله صاف :
هدف از اين آزمايش بدست آوردن روابط زير است
افت ارتفاع تابعي از آهنگ جريان حجمي است.
ضريب اصطكاك تابعي از عدد رينولدز است. بتن و گچ
ابتدا با رسم نمودار hL و Q بصورت لگاريتمي ( نمودار 1 ) رابطه بين كاهش ارتفاع – آهنگ جريان حجمي بدست مي آيد. نمودار نشان مي دهد hL=KQn مي باشد.. مقدار كم اين عدد نسبت به مقدار مورد قبول براي جريانهاي آشفته 75/1 تا 00/2 بعلت هموار بودن لوله و كوچك بودن عدد رينولدز در مقايسته با ديگر حالات بدست آمده است.
همچنين ميتوانيم نمودار بين عدد رينولدز(Re) و ضريب اصطكاك (f) را رسم كنيم.
همچنين ضريب اصطكاك را مي توان بوسيله معادل بلازيوس نيز بدست آورد:f=0.0785/Re¼
ضريب اصطکاک و عدد رينولدز در لوله صاف ( مدار آبی تيره )
f
hl
Re
Q x
No Test
6.978
232
2.361
2.262
1
6.766
204
2.248
2.154
2
7.013
181
2.08
1.993
99
3
7.132
147
1.859
1.781
4
7.311
123
1.6793
1.0619
5
7.915
88
1.365
1.308
6
8.283
56
1.0646
1.02
7
11
31
0.682
0.6235
8
15
3
0.183
0.1753
9
افزايش ناگهاني سطح مقطع :
هدف از اين آزمايش مقايسه افزايش ارتفاع در طول افزايش مقطع ناگهاني با افزايش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض هاي :
بدون افت ارتفاع
با افت ارتفاعي معادل hL=(V1-V2)2/2g
سپس نمودار تغيير ارتفاع بدست آمده نسبت به تغيير ارتفاع محاسبه شده را رسم مي كنيم– در سه حالت با افت بدست آمده ، بدون افت و با افت معادل (V1-V2)2/2g.
از روي نمودار مشاهده مي شود كه با در نظر گرفتن افتي معادل (V1-V2)2/2g ، نمودار افت بدست آمده بسيار نزديك به افت واقعي محاسبه شده به ما مي دهد.
همچنين ميتوانيم نمودار افت فشار بر حسب دبي را در اين سه حالت رسم. مقاله
افزايش ارتفاع محاسبه شده بدون افت ( ) متر
افزايش ارتفاع محاسبه شده با افت( ) متر
متر محاسبه شده توسط رابطه *
افزايش ارتفاع اندازه گيری شده متر
افت اندازه گيری شده متر
Test
No
133
56
77
88
0.425
1.678
45
1
108
46
62
71
0.408
1.514
37
2
87
37
50
57
0.367
1.36
30
3
69
29
40
45
0.326
1.208
24
4
45
19
26
28
0.264
0.979
17
5
30
13
17
19
0.216
0.801
11
6
كاهش ناگهاني سطح مقطع :
در اين آزمايش نيز همانند آزمايش قبل هدف از انجام آزمايش مقايسه افزايش ارتفاع در طول كاهش مقطع ناگهاني با افزايش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض هاي :
بدون افت ارتفاع
با افت ارتفاعي معادل hL=K. V2/2g
مي باشد
با رسم نمودار هاي با در نظر گرفتن افتي معادل hL=K. V2/2g، بدون در نظر گرفتن افت و نمودار افت تجربي بر حسب افت تجربي مشاهده مي شود كه اينبار نمودار افت تجربي داراي كمترين شيب مي باشد و افت در نظر گرفته تغريب مناسبي از افت واقعي را به ما مي دهد.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.06
0.18
0.30
0.36
0.41
0.46
0.5
K
کاهش ارتفاع محاسبه شده بدون افت ( ) متر
کاهش ارتفاع محاسبه شده با افت( ) متر
متر محاسبه شده توسط رابطه *
کاهش ارتفاع اندازه گيری شده متر
افت اندازه گيری شده متر
Test
No
133
187
54
370
1.978
237
1
108
152
44
302
1.514
194
2
87
122
35
247
1.36
160
3
69
97
28
194
1.208
125
4
45
63
18
136
0.979
91
5
30
42
12
90
0.801
60
6
افت در خم ها و زانويي ها :
در اين آزمايش هدف اندازه گيري ضريب افت زانويي هاست. افت خوانده شده پيزومتر ئو سر زانويي نشانگر افت زانويي و افت اصطكاكي طولي لوله است كه براي پيدا كردن افت اصطكاكي از رابطه اي كه در لوله صاف بدست آورده بوديم يعني hL=211749Q1.6362 استفاده مي كنيم و با كم كردن افت اصطكاكي از افت كل، افت زانويي بدست مي آيد. و از رابطه h=K.V2/2g مي توان ضريب افت زانويي را بدست آورد.
سپس نمودار ضريب افت را نسبت به دبي رسم مي كنيم.
زانوها _ آبی تيره
Test
Number
زانوی تيز
زانوی استاندارد
زانوی تيز
زانوی استاندارد
زانوی تيز
زانوی استاندارد
زانوی تيز
زانوی استاندارد
1.31
1.07
3.18
2.94
162
133
394
365
232
1.56
1
1.27
1.00
3.10
2.83
142
112
346
316
204
1.48
2
1.27
0.99
3.17
2.88
122
95
303
276
181
1.37
3
1.31
0.44
3.21
2.35
101
34
248
181
147
1.23
4
1.29
1.00
3.25
2.96
81
63
204
186
123
1.11
5
0.12
1.04
3.46
3.17
5
43
143
131
88
0.9
6
1.64
1.16
3.88
3.40
41
29
97
85
56
0.7
7
1.11
0.71
4.25
3.85
11
7
42
38
31
0.44
8
5.45
8.17
9.53
12.26
4
6
7
9
3
0.12
9
خم ها _ آبی روشن
خم 150
خم 100
خم 50
Test
Number
0.742
1.89
272
0.828
2.40
345
0.914
2.00
287
1.68
2.44
1
0.742
1.94
227
0.828
2.39
279
0.914
2.02
236
1.51
2.2
2
0.742
1.93
183
0.828
2.51
238
0.914
2.09
198
1.36
1.98
3
0.742
2.03
151
0.828
2.51
187
0.914
2.11
157
1.21
1.755
4
0.742
2.25
110
0.828
2.76
135
0.914
2.38
116
0.98
1.422
5
0.742
2.27
74
0.828
2.76
90
0.914
2.36
77
0.80
1.163
6
0.742
0.03
33
0.828
0.03
38
0.914
0.03
35
5.06
7.35
7
زانوی تيز
زانوی استاندارد
خم 150
خم 100
خم 50
Test No
KB
KL
KB
KL
KB
KL
KB
KL
KB
KL
1.31
3.18
1.07
2.94
0.41
1.89
0.74
2.40
0.17
2.00
1
1.27
3.10
1.00
2.83
0.47
1.94
0.74
2.39
0.20
2.02
2
1.27
3.17
0.99
2.88
0.46
1.93
0.87
2.51
0.27
2.09
3
1.31
3.21
0.44
2.35
0.54
2.03
0.85
2.51
0.28
2.11
4
1.29
3.25
1.00
2.96
0.76
2.25
1.1
2.76
0.54
2.38
5
0.12
3.46
1.04
3.17
0.78
2.27
1.1
2.76
0.53
2.36
6
1.64
3.88
1.16
3.40
1.04
1.25
0.85
7
1.11
4.25
0.71
3.85
8
1.17
3.44
0.93
3.05
0.64
1.54
0.95
1.92
0.41
1.62
Average(K)
افت در شير فلكه ها :
هدف از اين آزمايش بدست آوردن رابطه اي ميان ضريب افت و آهنگ جريان حجمي براي شير بشقابي و شير كشويي است.
و طبق رابطه hL=KV2/2g مقدار K را بدست مي آوريم و نمودار آن را بر حسب دبي حجمي عبوري رسم مي كنيم.
Gate valve
Globe valve
Test
No
K
درصد باز بودن
K
درصد باز بودن
1.10
100%
2.262
32.60
100%
2.44
1
6.82
95%
2.154
32.64
90%
2.2
2
13.50
88%
1.993
34.32
81%
1.98
3
25.92
79%
1.781
34.07
72%
1.755
4
40.48
47%
1.0619
37.49
58%
1.422
5
79.60
58%
1.308
37.51
48%
1.163
6
160.58
45%
1.02
7
440.86
28%
0.6235
8
6964.44
8%
0.1753
9
+ نوشته شده در یکشنبه بیست و هشتم مهر ۱۳۹۲ ساعت 10:7 توسط دانلود رایگان مقالات-کتاب: عمران، معماری
|
