Marcin Berbeć gr. 85 II MDT 26.05.2002
MECHANIKA PŁYNÓW
Celem ćwiczenia było wyznaczenie krzywej wzorcowej termoanemometru, wyznaczenie charakterystyki kątowej rurki Prandtla oraz porównanie wyników pomiaru prędkości przepływu przy pomocy rurki Prandtla z pomiarem metodą wiatraczkową.
Termoanemometry – to przyrządy, których zasada działania oparta jest na zależności oddawania ciepła przez czuły element, jakim najczęściej jest drucik wolframowy.
Przepływające powietrze schładza drucik, przez co zmianie ulega jego rezystancja. Mierząc spadek napięcia na obwodzie oraz znając właściwość czujnika i współczujniki dotyczące wymiany ciepła pomiędzy czujnikiem a medium, możemy określić miejscową wartość prędkości przepływu.
W praktyce termoanemometry realizowane są w postaci niezrównoważonych mostków Wheatstone¢a pracujących w układach stałoprądowym lub stałotemperaturowym.Czujnikiem natomiast jest włókno wolframowe podgrzewane prądem elektrycznym, a podczas pomiaru chłodzone przez przepływającą strugę gazu.
Do zalet termoanemometrów zaliczyć należy małe wymiary co pociąga za sobą możliwość dokonywania pomiarów w kanałach o małych przekrojach. Jednak , gdy zależy nam na określeniu prędkości średniej przepływu turbulentnego to zmierzone prędkości lokalne mogą wprowadzić w błąd.
Wyznaczenie krzywej wzorcowej termoanemometru miało na celu określenie zależności pomiędzy napięciem generowanym przez termoanemometr, którego czujnik umieszczony był w kanale z przepływającym gazem, a rzeczywistą prędkością przepływu tego gazu.
Pomiarów dokonano w tunelu aerodynamicznym, w którym umieszczone były:
- sensor termoanemometru
- rurka Prandtla
- wiatraczek
Termoanemometr i rurka, Prandtla, poprzez przetworniki analogowe-cyfrow, połączone były z systemem komputerowym.
Pomiary były wykonywane w ten sposób, że od pewnej ustalonej prędkości przepływu powietrza w tunelu, zwiększano stopniowo jej wartość, rejestrując jednocześnie napięcie na termoanemometrze oraz ciśnienie dynamiczne w rurce Prandtla, po każdorazowym ustaleniu się przepływu.
Prędkość przepływu powietrza w tunelu została określona na podstawie zależności,
[]
gdzie:
- ciśnienie dynamiczne
- gęstość powietrza []
uzyskano w ten sposób 13 punktów pomiarowych zestawionych w postaci wykresu:
U[v]
W[]
4,6
8
5,1
10,7
5,65
13,8
5,8
16
6,1
18,3
6,2
20,4
6,3
22,1
6,7
30,4
6,75
32,3
6,8
35,4
6,85
38,2
6,9
39,7
42
Dokładność wyników zależy między innymi od jakości przetworników analogowo-cyfrowych, szczelności układu z rurką Prandtla, turbulencji w tunelu.
Po wykonaniu ćwiczenia okazało się, iż wystąpiły pewne nieszczelności w rurce Prandtla.
Należy, więc krzywą wzorcowania uznać za poglądową, gdyż nie przedstawia rzeczywistej zależności U(W)
Wyniki otrzymane z badania charakterystyki kątowej rurki Prandtla są z wyżej wymienionego powodu również błędne.
Schemat stanowiska:
Wykres zależności zmiany kąta od ciśnienia dynamicznego:
Metoda wiatraczkowa służy do pomiarów prędkości przepływu do ok. 20. Z wykresu wynika, że wskazania wiatraczka są rzędu 0,3 ¸ 0,9 mniejsze niż rurki Prandtla.
Porównanie wskazań prędkości przepływu: wiatraczka z danymi z rurki Prandtla.
Wnioski:
Biorąc pod uwagę to że rurka Prandtla uległa uszkodzeniu a mimo to wykres prędkości jest podobny do wykresu z pomiaru wiatraczkiem. Wynika z tego że pomiar za pomocą rurki Prandtla jest dokładniejszy od pomiaru wiatraczkiem.
scrapek.crw