TERMO_L5.pdf

8/17/2019 TERMO_L5.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/termol5pdf 1/8

LUCRAREA NR. 5

MĂSURAREA DEBITELOR DE GAZE CUTUBUL PITÔT - PRANDTL

I SCOPUL LUCRĂRII

A.

Prezentarea regimurilor de curgere.

B. Familiarizarea studenţilor cu tubul Pitôt - Prandtl şi cu modul în care se măsoară presiunile cu ajutorul acestuia.

C. Măsurarea diferenţei de presiune.

D. Calcularea debitului masic şi volumic de gaze.

E.

Compararea rezultatelor obţinute cu cele calculate la lucrarea precedentă.

II ECHIPAMENT NECESAR

A. Tubul Pitôt - Prandtl.

B. Manometru diferenţial tub U cu coloană de apă.

C.

Conductă pe care se montează un dispozitiv de strangulare.

D. Ventilator axial de aer.



]s/kg[wAm med⋅⋅ρ= (5.1)

unde: wmed [m/s] - viteza medie a gazului;

A [m2

] - aria secţiunii conductei; ρ [kg/m3] - densitatea gazului

iar debitul volumic: ]s/m[wAV 3med ⋅= (5.2)

Regimul de curgere laminar este regimul în care vitezele nu au pulsaţii pentru a provocaamestecarea particulelor de fluid, liniile de curent fiind paralele.

Regimul de curgere turbulent este regimul în care vitezele au pulsaţii, ceea ce duce laamestecarea particulelor de fluid.

Regimul de curgere tranzitoriu este regimul parţial laminar, parţial turbulent.

Caracterul regimului de curgere este definit de valoarea criteriului Reynolds (Re). Astfel, pentru o secţiune circulară, se admite:

• regim de curgere laminar pentru Re < 2300;

•

regim de curgere tranzitoriu pentru 2300 < Re < 10000;• regim de curgere turbulent pentru Re >10000.

Criteriul de similitudine Reynolds se poate calcula cu relaţia:

][Dw

Re med −ν

⋅= (5.3)

unde: wmed [m/s] - viteza medie a gazului;

ν [m2/s] - vâscozitatea cinematică; D [m] - diametrul interior al conductei.

Regimul de curgere subsonic este regimul de deplasare al unui fluid compresibil cu viteză



( )ρ

⋅=

ρ

−⋅= d stt p2 p p2

w (5.7)

Datorită faptului că savantul italian a efectuat experimentele folosind lichide, formula(5.6) este sigur corectă pentru lichide, dar în cazul gazelor este precisă şi corectă doar pentruviteze de curgere mai mici decât 0,25⋅a, atunci când se manifestă compresibilitatea gazului.

Pentru a ţine seama de faptul că nu se pot suprapune orificiile de preluare a presiuniistatice şi a celei totale în acelaşi punct, se introduce un factor de corecţie:

( )99,098,0 ÷=ξ

Rezultă:

( )ρ

−⋅ξ= stt

cor

p p2w (5.8)

În regim turbulent profilul vitezelor într-o secţiune transversală a conductei are forma dinfigura 5.2:

A

wmax

Fig. 5.2. - Distribuţia vitezelor într -o conductă circulară



∑=

∆⋅ρ

⋅=

n

1i

dimed A

p2

A

1w (5.12)

În figura 5.3 se redă împărţirea unei secţiuni circulare de rază R în arii egale şi razele r i lacare se măsoară vitezele.

r 1

r 2

r 3

∆A1

∆A2

∆A3

n2

1n2R r 1

−⋅=

Fig. 5.3 - Împărţirea unei secţiuni circulare în arii egale

Pentru conducte cu D = (150 ÷ 300) mm se ia n = 3, iar pentru D = (300 ÷ 900) mm se ian = 5.



Conducta ( a ) preia presiunea totală pt, iar conducta ( b ) preia presiunea statică pst. În momentulîn care cele două conducte sunt legate la manometru, acesta va indica diferenţa dintre ele, adicăchiar presiunea dinamică:

pt - pst = pd (5.13)

Dacă cele două conducte se leagă pe rând la manometru se poate măsura presiunea totalărelativă (doar cu tubul a ) şi presiunea statică relativă (doar cu tubul b ).

pd = pt - pst

a

b

w

Fig. 5.5 - Conductele de legătură ale tubului Pitôt - Prandtlşi modul lor de legare la manometru



p = ρlich·g·hlich [N/m2]

T [K] = t [°C] + 273,15

2. Se calculează aria secţiunii conductei (A) cu relaţia:

]m[4

DA 2

2⋅π=

3. Se determină, din tabelele termodinamice, mărimile care intervin în formulele de calcul:constanta aerului (R a) şi exponentul adiabatic (k).

4.

Se calculează viteza sunetului în aer (a) aplicând formula (5.4).

5. Se calculează wmax cu formula (5.6) şi se verifică dacă regimul de curgere este turbulentsubsonic, adică wmax < 0,25⋅a.

6. Dacă este îndeplinită condiţia de mai sus, se calculează wmax cor şi apoi wmed cu formulele(5.7) şi (5.8).

7. Se calculează densitatea aerului (ρ) fie citind-o din tabelele termodinamice, fie folosindaceeaşi relaţie ca la lucrarea precedentă. Pentru aceasta este necesară determinarea

prealabilă a termenilor care intră în alcătuirea acestei relaţii. Astfel:

• Presiunea totală:

pt r = pt - p b, rezultând de aici: pt = pt r + p b

• Datorită faptului că ventilatorul nu creează o presiune prea mare, nici temperatura

aerului la ieşirea din acest aparat nu creşte, putându-se aproxima cu temperaturamediului ambiant (t).

• Constanta aerului R a, precum şi exponentul adiabatic al aerului (k) sunt constantede material ale căror valori se găsesc tabelate citirile făcându se la punctul 3



LUCRAREA NR. 5

MĂSURAREA DEBITELOR DE GAZE CUTUBUL PITÔT - PRANDTL

FOAIE DE CALCULE 5-1

Nume şi prenume: Data:

Diametrul interior al conductei: D =

Exponentul adiabatic al aerului: k =

]m[4DA 2

2

⋅π=



5-8

p b t T pd pt r A R a a wmax wmax<0,25⋅a

wmax cor wmed pt ρ V m

[ m m H g ]

[ N / m 2 ]

[ ° C ]

[ K ]

[ m m H 2 O ]

[ N / m 2 ]

[ m m H 2 O ]

[ N / m 2 ]

[ m 2 ]

[ J / k g K ]

[ m / s ]

[ m / s ]

[ - ]

[ m / s ]

[ m / s ]

[ N / m 2 ]

[ k g / m 3 ]

[ m 3 / s ]

[ k g / s ]

TERMO_L5.pdf

Documents

Transcript of TERMO_L5.pdf