Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Eksperymentalna analiza współczynników oporów lokalnych przy przepływie przez wybrane trójniki systemu rur wielowarstwowych

Stanowisko badawcze i sposób prowadzenia eksperymentów
Badane trójniki: a) 20×2/16×2/16×2, b) 25×2,5/25×2,5/20×2
Badane trójniki: a) 20×2/16×2/16×2, b) 25×2,5/25×2,5/20×2
Rys. M. Pobłocki
Ciąg dalszy artykułu...

Stanowisko badawcze i sposób prowadzenia eksperymentów

Miejscem badań była hala laboratoryjna przy budynku HYDRO na terenie kampusu Politechniki Gdańskiej.

Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego; rys. autora (M. Pobłocki)
Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego; rys. autora (M. Pobłocki)

Podstawą stanowiska badawczego (rys. 1) był komplet stołów, do których zostały przymocowane wszystkie niezbędne elementy.

  • Cały zestaw został podłączony do instalacji wodociągowej budynku, w związku z tym narażony był na skoki ciśnienia wywołane jej normalnym użytkowaniem. Z tego powodu na początku stanowiska, zaraz za pierwszym zaworem odcinającym, umieszczono regulator ciśnienia.
  • Bezpośrednio za nim zainstalowany został wodomierz, który z pomocą stopera pozwalał mierzyć średni wydatek zasilający stanowisko podczas próby pomiaru.
  • Dalej znajdował się drugi zawór odcinający.

Kolejnym elementem było miejsce montażu kształtki.

  • W odpowiedniej odległości przed i za kształtką (ok. 25 cm), na rozpatrywanej drodze przepływu, umieszczono wężyki łączące dany punkt z przetwornikiem różnicy ciśnień.
  • Urządzenie to mierzyło nie tylko ciśnienie w danych punktach, ale również temperaturę, podawało także różnicę ciśnień.
  • Na końcu stanowiska zamocowane były zawory kulowe, dzięki którym zwiększano bądź zmniejszano wielkość natężenia przepływu.
  • Na jednym z przewodów odchodzących od kształtki został zamontowany drugi wodomierz w celu kontroli przepływu wody odpływającej z trójnika.
  • Wszystkie odcinki proste zostały wykonane z przewodów PE-X/Al/PE-X.

Czytaj też: Ochrona nowoczesnych kotłów kondensacyjnych >>>

Rys. 2. Badane trójniki: a) 20×2/16×2/16×2, b) 25×2,5/25×2,5/20×2; rys. autora (M. Pobłocki)
Rys. 2. Badane trójniki: a) 20×2/16×2/16×2, b) 25×2,5/25×2,5/20×2; rys. autora (M. Pobłocki)

Eksperymenty przeprowadzono na dwóch trójnikach redukcyjnych będących częścią systemu rur wielowarstwowych. Należy również nadmienić, że dla każdego z nich badano stratę energii na innej drodze przepływu:

  • pierwszy (rys. 2a) miał średnicę 20×2/16×2/16×2 mm,
  • drugi (rys. 2b) 25×2,5/25×2,5/20×2 mm.

W przypadku trójnika o mniejszych średnicach króćców zbadano stratę w przepływie na przelot, natomiast dla drugiej kształtki – występującą na strumieniu bocznym.

Pomiar składał się z dwóch etapów:

  • Na początku należało połączyć wszystkie przewody, uruchomić stanowisko i przeprowadzić próbę ciśnienia.
  • Kolejnym etapem były już właściwe pomiary.

W pierwszej fazie regulowano stopień otwarcia zaworów tak, aby uzyskać żądany stosunek wydatku bocznego do wejściowego. Następnie czekano kilka minut, aby przepływ się ustabilizował i nie powodował zakłóceń. Wtedy, za pomocą oprogramowania, włączano odczyt manometru różnicowego.

  • Urządzenie wysyłało do komputera informacje dotyczące wcześniej wspomnianych parametrów z zadanym interwałem czasowym.
  • Po ok. 2 min wyłączano zapis i eksportowano wyniki do programu Excel.
  • W międzyczasie mierzono wydatek za pomocą stopera i wodomierza.
  • Pomiaru tego dokonywano w dwóch miejscach stanowiska pomiarowego, mierząc czas dwukrotnie dla każdego z nich.
  • Wydatek przyjęty do obliczeń stanowił średnią arytmetyczną zmierzonych dwóch wydatków.
  • Na koniec zabezpieczano wszystkie uzyskane rekordy, zmieniano stosunek przepływów i powtarzano cały proces od nowa.

Uzyskane wartości poddano obróbce, która w pierwszym etapie polegała na usunięciu obserwacji znacząco odbiegających od trendu zauważanego w ich otoczeniu, aby nie fałszowały ostatecznego rezultatu.

Ze wszystkich miarodajnych wartości dla każdego pomiaru obliczano średnią i podstawiano do wzoru, żeby wyliczyć współczynnik oporów lokalnych.

Ponadto pierwszy pomiar dla każdego z trójników prowadzono dla warunków hydrostatycznych. Był on konieczny, aby określić wielkość poprawki, która następnie była dodawana lub odejmowana od poszczególnych wskazań manometru. Wynikała ona z niedoskonałego wypoziomowania punktów pomiarowych (różnica między nimi wynosiła 1 mm, co powodowało zafałszowanie wyników o tę wartość).

Po uwzględnieniu poprawki otrzymane wyniki można uznać za miarodajne.

Rys. 3. Wyniki próby w warunkach hydrostatycznych dla trójnika 20×2/16×2/16×2; rys. autora (M. Pobłocki)
Rys. 3. Wyniki próby w warunkach hydrostatycznych dla trójnika 20×2/16×2/16×2; rys. autora (M. Pobłocki)

Na rys. 3 przedstawiono wykres, na którym naniesione zostały punkty pomiarowe uzyskane w wyniku przeprowadzenia pomiarów dla pierwszego trójnika w warunkach hydrostatycznych. Oś odciętych pokazuje numer odczytu, natomiast oś rzędnych ukazuje wielkość różnicy ciśnień między punktami.

Jak widać, punkty na wykresie układają się w postać „chmury” zamiast linii. Taki efekt mógł być wywołany drganiami bądź zmianą ciśnienia w instalacji wodociągowej, która nie została zneutralizowana przez zawór regulacji ciśnienia. Niemniej jednak największa różnica wartości była na tyle mała, żeby można było uznać wynik pomiaru za miarodajny. Ciągłą zieloną linią zaznaczono na wykresie wartość średnią obliczoną z widniejących punktów i poprawkę przyjętą na dalszym etapie analizy danych pochodzących z innych pomiarów.

Teoretyczne podstawy wyznaczania współczynnika strat  lokalnych

Aby móc wyliczyć współczynnik [2] strat lokalnych, posłużono się równaniem Bernoulliego:

(2)

gdzie:

z – wysokość geometryczna punktu pomiarowego względem przyjętego poziomu porównawczego,
p – ciśnienie w punkcie pomiarowym,
α – współczynnik de Saint-Venanta,
V – średnia prędkość masowa płynu w przekroju pomiarowym,
γ – ciężar właściwy wody o danej temperaturze,
hstr1–2 – straty występujące pomiędzy dwoma mierzonymi przekrojami.

Rys. 4. Graficzna interpretacja równania Bernoulliego; rys. autora (M. Pobłocki)
Rys. 4. Graficzna interpretacja równania Bernoulliego; rys. autora (M. Pobłocki)

Taką formułę można zinterpretować graficznie tak jak na rys. 4.

Ważne, że oprócz strat lokalnych występują również straty liniowe, ponieważ punkty zlokalizowane są w pewnej odległości od badanej kształtki. W związku z tym można je zapisać, używając wzoru Darcy–Weisbacha:

(3)

gdzie:

L – długość odcinka przewodu,
D – średnica przewodu na danym odcinku,
λ – współczynnik oporów liniowych,
ζ – szukany współczynnik oporów lokalnych.

Odpowiednio przekształcając wzory (2 i 3), otrzymamy stosunkowo prostą formułę na obliczenie wartości współczynnika strat miejscowych:

(4)

Do obliczeń potrzebne są prędkości w poszczególnych przekrojach oraz współczynniki strat na długości. Te pierwsze można obliczyć dzięki znajomości wydatku:

(5)

gdzie:

Q – średni wydatek w przekroju pomiarowym,
A – pole przekroju.

Natomiast współczynnik oporów liniowych został zaczerpnięty z innych badań prowadzonych przez dyplomantów Politechniki Gdańskiej [3]. Odpowiednią wartość λ odczytano dla liczby Reynoldsa charakteryzującej dany przypadek przepływu.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[opory lokalne w instalacji,opory lokalne kształtek,projektowanie instalacji wodnych,spadki ciśnienia wody w instalacjach,ciśnienie wody w instalacjach,instalacje wodociągowe]

   27.11.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Czy każdy wentylator dachowy nadaje się do restauracji »

Jak uzyskać pomoc w finansowaniu termomodernizacji »
wentylatory termomodernizacja
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skorzystaj z platformy B2B dla instalatora »


 



Co zamontować na kominie » Nowoczesne krany - jak działają »
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Jak sprawnie wyczyścić instalacje? »


 



10 błędów w instalacji kanalizacji w domu jednorodzinnym » Energooszczędne źródła ciepła - zaprojektuj i wybuduj »
kanalizacja pompy ciepła
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Przyszłość elektryka na polskim rynku pracy w ocenie badanych »


 



Zdradzamy sposób na szybką naprawę usterki w wentylatorze »

Nowatorski sposób na wentylację pomieszczeń pracowniczych »
wentylator klimatyzacja
doceniam jakość » korzystam z udogodnień »

 


Nowoczesna energooszczędność - jak to zrobić? »

pompa ciepła

 



Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

Na czym polega automatyzacja w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skorzystaj z kalkulatora doboru i wyceny grzejników »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Czy może być jeszcze lepszy system do odzysku ciepła? »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Poznaj tajemnice niezawodnej armatury »

wentylatory do łazienke

 



1 sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



Pompy ciepła w przemyśle - poznaj ich zastosowanie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
wentylatory detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
10/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Bezpieczeństwo pożarowe garaży
  • - Budowa kanalizacji deszczowej
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl