Hydraulika stosowana : laboratorium, Streszczenia z Hydraulika

Pobierz Hydraulika stosowana : laboratorium i więcej Streszczenia w PDF z Hydraulika tylko na Docsity!

Lp. Wykaz
wicze  TWSiO WiK
wiczenia wstpne X X 1 Cechowanie urzdze do pomiaru natenia przepływu X X 2 Pomiary stabilnoci cinienia w sieci wodocigowej X (^3) Badanie współczynnika oporów liniowych przepływu λ X X 4 Badanie współczynnika oporów miejscowych przepływu ζ X 5 Badanie charakterystyki zaworu X 6 Kawitacja w oporach miejscowych X X 7 Badanie charakterystyki pomp odrodkowych X 8 Cechowanie koryta otwartego X X 9 Wyznaczanie parametrów odskoku hydraulicznego X 10 Przepływ cieczy przez przelewy X X 11 Przepływ cieczy przez zwkowe kanały miernicze X 12 Ruch cieczy w orodku porowatym - wyznaczanie współczynnika filtracji

X X

13 Pomiary prdkoci przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym X Zajcia zaliczeniowe X X

Literatura:

1. Bonetyski K.: Laboratoriun MCG. Wyd. Politechniki Lubelskiej 1987
2. Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R.: Mechanika płynów w inynierii rodowiska, WNT, Warszawa 1997, 2001.
3. Mitosek M.: Mechanika płynów w inynierii rodowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2007.
4. Jeowiecka-Kabsch K., Szewczyk H.: Mechanika płynów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001
5. Walden H.: Mechanika płynów. WPW, Warszawa 1978
6. Burka E.S., Nałcz T.J.: Mechanika płynów w przykładach. WN PWN, Warszawa
7. Kołodziejczyk L, Makowski S., Rubik M.: Pomiary w inynierii sanitarnej. Arkady, Warszawa 1980.
8. Wyszkowski T.: Tablice do MCG. Wyd. Politechniki Warszawskiej 1990.

dr in
. Dariusz Kowalski

Laboratorium:

HYDRAULIKA STOSOWANA

Specjalno  : Wodoci  gi i kanalizacja (WiK) - 30 godzin Technologia Wody,  cieków i Odpadów (TWSiO) - 15 godzin

1. Cel
wiczenia

Celem wiczenia jest cechowanie urzdze pomiarowych do mierzenia natenia przepływu takich jak:

• rotametry.
• zwka pomiarowa,
• kryza pomiarowa,
• bezinwazyjne przepływomierze ultradwikowe.

2. Schemat i opis stanowiska pomiarowego

Rysunek 1.1. Schemat stanowiska dowiadczalnego: 1-10-zawory kulowe odcinajce; 11-zawór spustowy; 12, 13, 14-zawory kulowe odcinajce; 15-zawór spustowy; 16-zawór czerpalny; 17, 18, 19-zawory kulowe odcinajce; 20-zawór spustowy; 21, 22, 23, 24, 25-rotametry; 26, 27, 28-manometry; 29-zwka Venturiego; 30-kryza pomiarowa; 31-zawór zasilajcy; 32-w gumowy; 33,34-rura stalowa o rednicy 25mm; a, b, c, d - wyki impulsowe; e, f- przetworniki cinienia

Stanowisko pomiarowe (rys 1.1) wyposaono w:

• pi rotametrów: (21, 22, 23, 24, 25),
• zwk pomiarow (29),
• kryz pomiarow (30),
• osprzt pomiarowy – manometry (26, 27, 28), przetworniki cinienia (e, f),
• osprzt regulacyjny - zawory kulowe (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19),

 wiczenie nr 1

Cechowanie urz  dze  do pomiaru nat 
enia przepływu

Rys. 1.4 Widok zwki pomiarowej

Rys. 1.5 Widok kryzy pomiarowej

3. Sposób wykonania
wiczenia

Pomiary słuce do cechowania rotametrów (21, 22, 23, 24, 25-wg rys.1.1.) naley wykona w nastpujcy sposób: otworzy zawór zasilajcy (31), nastpnie zamkn zawory (7, 12). Cechowanie rotametrów naley wykonywa kolejno zaczynajc od rotametru (25). W tym celu otworzy zawór (6). Po ustabilizowaniu si przepływu odczyta warto z podziałki rotametru (mierzona ilo wody spływa zaworem spustowym (11) do wycechowanego naczynia podstawionego). Równoczenie naley mierzy czas napełnienia naczynia i temperatur wody. Nastpnie uywajc zaworu zasilajcego (31) zwikszy przepływ i ponownie wykonywa opisane powyej pomiary. Wykona seri 10 pomiarów przy rosncym oraz malejcym przepływie. Kolejne rotametry, wg wskaza prowadzcego naley cechowa według podanego powyej sposobu. Pomiary cechowania kryzy pomiarowej wykona nastpujco: otworzy zawór zasilajcy (31) oraz zawory (1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 14, 15). Zawory (16, 17, 7, 8, 9, 10, 11) naley zamkn. Zaworem zasilajcym (31) regulowa przepływ. Po ustabilizowaniu si przepływu odczyta warto z rotametrów oraz strat cinienia z elektronicznego manometru rónicowego. Wykona serie 20 pomiarów przy rosncym oraz malejcym przepływie. Pomiary cechowania zwki Venturiego naley wykona nastpujco: otworzy zawór zasilajcy (31) oraz zawory (1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 9, 10, 20). Zawory (7, 8, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 19) naley zamkn. Zaworem zasilajcym (31) regulowa przepływ, po ustabilizowaniu si przepływu odczyta warto z rotametrów oraz strat cinienia z elektronicznego manometru rónicowego. Wykona seri 20 pomiarów przy rosncym oraz malejcym przepływie. Pomiary natenia przepływu za pomoc przepływomierza ultradwikowego firmy PORTAFLOW 300 naley wykona nastpujco: otworzy zawór zasilajcy (31) oraz zawory (1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 18, 19, 20). Zawory (11, 13, 14, 15, 9, 10, 16, 17) naley zamkn. Zaworem zasilajcym (31) regulowa przepływ, po ustabilizowaniu si przepływu odczyta warto z rotametrów oraz z przepływomierza ultradwikowego prdko cieczy i natenie przepływu. Przed przystpieniem do pomiarów w przepływomierzu wpisa rednic zewntrzn przewodu, grubo cianki oraz temperatur i „damping” (czas uredniania pomiarów). Wykona seri 20 pomiarów przy rosncym

Natenie przepływu przez rotametry wyznacza si przy wykorzystaniu nastpujcego wzoru :

Q =^ Vt^ [m^3 s-1] (1)

gdzie: Q – natenie przepływu [m^3 s-1], V – objto cieczy z naczynia podstawionego [m^3 ], t - czas napełnienia naczynia podstawionego [s] Natenie przepływu dla zwki pomiarowej oblicza si wg nastpujcego toku postpowania:

Rys. 1.6. Schemat ideowy zwki pomiarowej

Dla zwki (rys 1.6) mona napisa równanie Bernoulli`ego dla przekrojów 1-1, 2-2:

g h^ s

v p g h P g

v p g h P + ⋅ +∆ = + ⋅

• ⋅
• (^) ⋅ 2 2 2 2 22 2 1 1 12 1

gdzie: h 1 (^) = h 2 - wysoko połoenia osi przepływu w stosunku do przyjtego poziomu

porównawczego, α 1 = α 2 = 1 - współczynnik rozkładu prdkoci w przekroju

poprzecznym strumienia, ∆ h (^) s - wysoko strat miejscowych na przeszkodzie, P 1 - cinienie w przekroju 1-1, P 2 - cinienie w przekroju 2-2, p - gsto płynu, g - przypieszenie ziemskie, v 1 - rednia prdko przepływu w przekroju 1-1, v 2 - rednia prdko przepływu w przekroju 2-2.

Uwzgldniajc powysze załoenia mona napisa:

g

v p g

P

g

v p g

P

1 12 2 22 ⋅ + = ⋅ + (3)

g

v v p g

P P

g H v v 2

Korzystajc z równania cigłoci: ( Q 1 (^) = Q 2 = Q ) mona wyznaczy v 1 oraz v 2 ;

Q 1 (^) = Q 2 = Q Q = v ⋅ F 4 d^2

F =π⋅

(^112)

d v Q ⋅

π i^222

d v Q ⋅

Podstawiajc do wzoru (3) otrzymuje si:

g

d

Q

d

Q

H 2

14

2 2 24

2 ⋅

∆ ⋅ = ⋅ ⋅^ −

2 24 14

H 2 g π Q d d

⋅^ −

24 12

2 16 1 1

d d

Q H g t

π [m 3 s-1] (6)

∆ H - rónica cinienia g – przypieszenie ziemskie [ms-2] d 1 - rednica wewntrzna w przekroju 1-1 [mm] d 2 - rednica wewntrzna w przekroju 2-2 [mm]

Wyznaczony wzór na wydatek teoretyczny



⋅^ −

42 12

2 16 1 1

d d

Q H g t

π [m 3 s-1]

jest uzupełniany przez współczynnik korygujcy (zwany współczynnikiem wydatku) z uwagi na wszystkie czynione w czasie oblicze uproszczenia. Rzeczywisty wydatek zwki przedstawia wzór: Qrz = μ Qt (7) μ = t

rz Q

Q

Nastpnie naley porówna wyznaczony wydatek teoretyczny ze wskazaniami pomiarowymi rotametrów. Na tej podstawie naley wyznaczy współczynnik wydatku.

Tok oblicze dla kryzy pomiarowej jest analogiczny jak opisany powyej dla zwki pomiarowej. Do oblicze zwki i kryzy pomiarowej naley wykorzysta parametry geometryczne tych urzdze, przedstawione na rysunkach 1.7 i 1.8.

• rachunek błdów powinien zawiera obliczenia: o redniej arytmetycznej i odchylenia standardowego procentowego odchylenia wskaza rotametrów od wartoci wydatku wyznaczonych za pomoc naczynia podstawianego, o wyznaczenia współczynnika wydatku zwki i kryzy, o redniej arytmetycznej i odchylenia standardowego procentowego odchylenia wskaza przepływomierza ultradwikowego od wartoci wydatku wyznaczonych za pomoc rotametrów,
• wnioski ( dotyczce analizy otrzymanych wyników, interpretacje wykresu, własne spostrzeenia).

6. Zagadnienia sprawdzaj  ce

• Metody pomiaru natenia przepływu cieczy w przewodach pod cinieniem.
• Schematy ideowe podstawowych urzdze do tych pomiarów.
• Przyczyny rozbienoci wskaza rónych urzdze do pomiaru natenia przepływu.
• Podstawowe ródła błdów we wskazaniach urzdze do pomiaru natenia przepływu.
• Wykorzystanie pomiarów przepływu w sieciach i instalacjach wodocigowych.
• Rónice pomidzy przepływomierzami, a wodomierzami.
• Pojcie monitoringu przepływów w sieci wodocigowej.
• Podstawowe metody rejestracji wskaza sieciowych mierników przepływu.

1. Cel
wiczenia

Celem wiczenia jest zapoznanie si z rzeczywistymi warunkami cinieniowymi panujcymi w sieciach i instalacjach wodocigowych oraz metod pomiaru cinienia w hydrancie podziemnym przy uyciu przetwornika cinienia.

2. Schemat i opis stanowiska pomiarowego

Schemat stanowiska przedstawiono na rysunkach 2.1 i 2.2.

Rys.2.1 Widok stanowiska do pomiaru cinienia: 1 – zawór zasilajcy, sieciowy, 2 – zamknicie noowe hydrantu, 3 – mocowanie w kłach hydrantu, 4 – ruba dociskajca miernik, 5 – przewody sygnałowe, 6 – przetwornik cinienia

 wiczenie nr 2

Pomiary stabilno  ci ci  nienia w sieci wodoci  gowej

Dane techniczne : o pomiar cinienia:
zakres 0 – 1,6 MPa
krótkotrwałe przecienie max 3,2 MPa
dokładno 0.5 % o pomiar temperatury
zakres –25 + 70 oC
dokładno ± 2 oC o rejestracja pomiarów
wewntrzna pami nieulotna typu FLASH, pozwalajca na rejestracj 15360 rekordów z pomiarami w cyklu kołowym (tzn. po zapisaniu całej pamici nowe zapisy s umieszczane ponownie od pocztku pamici FLASH,
1 rekord – pomiary obrazujce aktualny stan rejestratora (cinienie, temperatura), stan wej analogowych, baterii, liczniki zdarzenia: otwarcie pokrywy skrzynki hydrantowej,
rejestracja danych z interwałem od 1 s do 31 dni z rozdzielczoci 1 s. o warunki pracy
temperatura otoczenia - 25 ... + 70 oC
temperatura przechowywania – 40 + 85 oC o uwagi; rodzaj wykonania: obudowa metalowa przystosowana do montau bezporedniego w podziemnej skrzynce hydrantowej - w kłach oraz na hydrancie naziemnym – za pomoc złcza straackiego.

3. Sposób wykonania
wiczenia

W celu realizacji dowiadczenia naley zawór odcinajcy sieciowy połczy gumowym wem z hydrantem na stanowisku pomiarowym. Po przygotowaniu stanowiska pomiarowego do bada naley zgłosi ten fakt prowadzcemu zajcia. Instrukcj postpowania podczas przygotowywania stanowiska i przeprowadzenia bada umieszczono poniej.

• sprawdzi całkowite otwarcie zamknicia noowego (2 – rys.2.1 i 2.2 ) hydrantu,
• otworzy zawór (1) i wypełni hydrant wod, nastpnie zakrci zawór (1),
• zamocowa przetwornik cinienia w tzw. kłach (3) hydrantu (9). Wymagana jest szczelno połczenia przetwornika z hydrantem. W tym celu naley pocztkowo mocowa przetwornik rcznie, a nastpnie dokrci kluczem (4), znajdujcym si na wyposaeniu stanowiska, by uszczelni połczenie,
• ponownie otworzy zawór (1) w celu sprawdzenia szczelnoci połczenia.
• podpi przewody sygnałowe (5) przetwornika (6) z komputerem (7) (wykorzysta złcze szeregowe komputera),

• uruchomi program HydraNT,
• dokona pomiaru cinienia obejmujcy okres co najmniej 10 minut,
• wywietli i nagra odczyty miernika,
• po zakoczeniu bada zakrci zawór zasilajcy (1),
• odłczy komputer i przewody elektryczne,
• za pomoc klucza (4) lekko poluzowa miernik (6), by moliwy było jego dalszy rczny demonta,
• zdemontowa i osuszy miernik (6).

Procedura post  powania z programem Hydrant

Do odczytywania wskaza miernika słuy program HydraNT. Jest to oprogramowanie zarzdzajce i integrujce do rozproszonych, bezprzewodowych systemów M2M zbudowanych w oparciu o sterowniki CellBOX H. Umoliwia ono wizualizacj pracy systemu oraz bezobsługowe gromadzenie danych pochodzcych z rozpatrywanego urzdzenia pomiarowego. Program HydraNT realizuje nastpujce funkcje:

• konfiguracja rejestratora poprzez port RS232 lub zdalnie poprzez sie GPRS, EDGE,
• prezentacja wyników w formie wykresów,
• eksport danych do MS Excel lub pliku tekstowego,
• import danych z MS Excel lub pliku tekstowego (pliki archiwalne),
• archiwizacja danych.

Podstawowe okno dialogowe programu przedstawiono na rysunku 2.3. W celu pobrania danych z przetwornika cinienia CellBOX-H naley z menu wybra opcj <Połcz> by program połczył si z modułem przetwornika. Przed nawizaniem połczenia wskanik na dolnej belce ekranu jest czerwony, w chwili nawizania połczenia z urzdzeniem zacznie miga na zielono. Kolejnym krokiem jest wybranie w menu funkcji <Ustawienia Urzdzenia> (rys.2.3), która wywołuje okno pokazane na rys.2.4. W oknie tym jest moliwo ustawienia wielu funkcji urzdzenia pomiarowego jednak w naszym przypadku istotna bdzie tylko funkcja <Interwału próbkowania>. Funkcja ta jest odpowiedzialna za czstotliwo z jak miernik bdzie dokonywał pomiarów cinienia. Najwikszy odstp czasowy to 31 dni, a najmniejszy 1s. W oknie mamy od lewej: ilo dni, godzin, minut i sekund – tutaj ustawiamy zadan przez prowadzcego wiczenia

Kiedy wszystkie ustawienia zostały dokonane pomylnie naley przej do funkcji (rys.3). Otworzy si okno edycji okresu, z którego maj by dokonane odczyty. Wybieramy interesujcy nas okres i nastpnie przycisk . Pojawi si wówczas pasek postpu i mijajcy czas. Naley odczeka ok. 2-3 min by program dokonał odczytów, które przedstawione s w formie wykresu na rys.3. Jest to wykres cinienia w funkcji czasu p = f(t).

Rys.3.6 Wykres sporzdzony przez program HydraNT v 1.4A

4. Zestawienie wyników

Dzie i godzina pomiarów : Ustawiona czstotliwo odczytów: lp H p T Uwagi

• mH 2 O Pa °C -

5. Sprawozdanie z realizacji
wiczenia i opracowanie wyników

Poprawnie wykonane sprawozdanie winno zawiera:

• opis i schemat stanowiska pomiarowego,
• opis metodyki pomiarów,
• opis urzdzenia pomiarowego,
• wyniki pomiarów przedstawione w formie graficznej i tabelarycznej,
• rachunek błdów powinien zawiera obliczenia: o redniej arytmetycznej, mediany, odchylenia standardowego, pierwszego i trzeciego kwartyna,
• wnioski ( dotyczce analizy otrzymanych wyników, interpretacje wykresu, własne spostrzeenia). 6. Zagadnienia sprawdzaj  ce
• Metody pomiaru cinienia cieczy i gazów.
• Schematy ideowe podstawowych urzdze do tych pomiarów, wraz z podstawowym opisem.
• Przyczyny niestabilnoci cinienia w sieciach i instalacjach.
• Wykorzystanie pomiarów cinienia w sieciach i instalacjach wodocigowych.
• Pojcie monitoringu sieci wodocigowej.
• Wyjani dlaczego cinienie mierzone w hydrantach jest nisze ni w samej sieci.
• Podstawowe metody rejestracji wskaza sieciowych mierników cinienia.

19

1

4

2

3

5 6 7 8 9

Przewód nr 1 (mied

)

Przewód nr 2 (polipropylen)Przewód nr 3 (polietylen)Przewód nr 4 (mied

)

Przewód nr 5 (polietylen)

12 13 14 15 16

(^1112)

4x

d=20x2,5mm

d=22x1mm

d=16x2,2mmd=15x1mmd=20x2,8mm

10

d=15x1mm

o

4x

o

d=22x1mm

d=16x2,2mm

d=16x2,2mm Rys 3.1. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 3.2. Widok ogólny stanowiska pomiarowego.

Rys.. 3.3. Widok ogólny stanowiska pomiarowego