DETERMINAREA PIERDERILOR DE SARCINĂ Î N CONDUCTE CIRCULARE
1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop determinarea pe cale experimentală a pierderilor de sarcin ă liniare ilor de pierdere de sarcin ă liniară , și locală , și compararea și locale precum și a coeficienţ ilor acestora din urm ă cu valorile corespunzătoare din literatura de specialitate (calculate cu rela ț ii ii de calcul, din diagrame sau tabele).
2. Noţ iuni iuni teoretice Pierderea de sarcin ă reprezint ă cantitatea de energie disipat ă la trecerea unit ăț ii de ăț ii greutate (1N) printr-o rezisten ță hidraulică. Se consideră 2 puncte (i ( i = intrare și e = ieșire) pe o conduct ă (vezi Fig. 1) și se scrie rela ț ia ia lui Bernoulli între aceste 2 puncte pentru un fluid real: e
d, l, k, Q i
Cu notaț iile de mai sus, rela ț ia (1) se mai poate scrie:
(2)
Așadar, conform rela ț iei (2) pierderea de sarcin ă este:
(2’) (2’’)
Astfel, se poate spune c ă pierderea de sarcin ă este diferen ț a dintre sarcina hidrodinamică de la intrarea în conduct ă și sarcina hidrodinamică de la ie șirea din conduct ă. Ea este o mărime pozitivă și are ca unitate de m ăsură metrul, m. Pierderea de sarcin ă este de 2 feluri: liniar ă (sau distribuit ă de-a lungul unei conducte) și local ă (sau concentrat ă la coturi, robineț i, vane, diafragme, îngust ări sau lărgiri de secțiune,…). Pierderea de sarcin ă liniară se calculează cu relaț ia lui Darcy:
(3)
se determină în funcț ie de numărul Reynolds al curgerii și de rugozitatea echivalent ă a conductei adică, conform tabelului de mai jos: Coeficientul
TABELUL 1 Regimul de curgere Turbulent
Laminar
Comportare hidraulic netedă Blasius:
Comportare hidraulic mixtă (prepătratică)
Comportare hidraulic rugoasă (pătratică)
√
Konacov:
[ ]
Prandtl-Nikuradse:
( √ ) √
Altsul:
⁄
Colebrook-White:
√ √
Prandtl-Nikuradse:
√
stabilește calculând numărul lui Reynolds cu relaț ia
).
unde
4. Determinarea pierderilor de sarcină locale și a coeficientului la coturi în instalaț ia din laborator Se consideră tronsoanele de conduct ă T3, respectiv T4 de diametre și lungimi cunoscute. Pentru aceste tronsoane de conducte se scrie rela ț ia lui Bernoulli ț inând seama de faptul că acestea sunt orizontale ( ), de diametru constant pe lungimea lor ( ) și pierderile de sarcin ă sunt at ât liniare cât și locale. În aceste ipoteze, rela ția (2’’) devine:
sau
(8)
(8’)
În relaț iile de mai sus se măsoară tot cu un manometru diferen ț ial cu mercur; pierderea de sarcin ă totală este suma dintre cea liniar ă și locală:
∑
(9)
5. Descrierea instalaț iei experimentale
Instalaţia din Fig. 2 este concepută pentru studiul curgerii apei prin sisteme de conducte. Analiza curgerii prin sisteme de conducte sub presiune presupune determinarea
legăturilor dintre elementele constructive ale reţelei (diametre, lungimi, rugozităţi, poziţia diferitelor componente în lungul instalaţiei) şi mărimile hidraulice corespunzătoare (presiuni, debite, sarcini hidraulice).
14. robinet fluture (V3); 15. robinet cu diafragmă (V4) 16. robinet cu obturator plan (V5); 17. robinet cu obturator conic (V6); 18. diafragmă, 14.586 mm, 50 mm (S1); 19. tub Venturi, 11.5 mm, 50 mm (S2); 20. tub Pitot, 12 mm (S3); 21. contor pentru măsurarea volumului transportat prin instalaţie (m 3); 22. manometru diferenţial cu mercur pentru măsurarea căderilor de presiune p ; 23. manometru diferenţial metalic, pentru măsurarea căderii de presiune p ; 24. robinet pentru reglarea debitului în reţeaua de conducte; 25. robinet pe conducta de aspiraţie a pompei; 26. robinet pentru reglarea debitului care intră în zona de încercare a conductelor, a
robinetelor şi a coturilor; 27. robinet de control pentru modificarea geometriei reţelei; 28. robinet de aerisire; 29. diafragmă pentru măsurarea debitelor pe conducta principală; 30. traductor diferenţ ial de presiune pentru măsurarea debitului pe conducta
principală; Pompa 1, antrenată de un motor electric, aspiră apa din rezervorul 2 şi o refulează, printr-o conductă de refulare, într -un sistem de conducte, prevăzute cu robinete, coturi,
TABELE PENTRU REZULATELE EXPERIMENTALE Tabel A – pierderi de sarcină liniare
V
Re
[m3/h]
[mm]
[Pa]
[m/s]
[-]
Comportarea
hidraulică a conductei
[m]
[-]
[-]
[-]
T1
T2
Tabel B – pierderi de sarcină locale
[m3/h]
V
Re
[mm]
[Pa]
[m/s]
[-]
[m]
[m]
T3
T4 Obs. Rugozitatea conductelor din PVC se consider ă k = 0,007 mm.
7
[m]
[-]
[-]
8
