1. تصنيع نظام الأنابيب (انظر التخطيطي والصورة ، الشكل 2)
قم بلصق (شريط أو غراء) خزان مياه بلاستيكي صغير على سطح العمل. إذا كانت حاوية مغطاة ، فقم بحفر ثقوب في الغطاء لخطوط المياه الداخلة والمخرج وكابل طاقة المضخة.
قم بتركيب المضخة الغاطسة الصغيرة في الخزان.
قم بتركيب مقياس الدوران (مقياس تدفق المياه) عموديا في منطقة العمل. قد يكون من المفيد ربط مقياس الدوران بشعاع رأسي صغير أو قوس L لإبقائه في وضع مستقيم. قم بتوصيل أنبوب التدفق من مخرج المضخة بمدخل مقياس الدوران (المنفذ السفلي).
قم بتوصيل المحملات البلاستيكية اللاصقة بطرفي قسم من الأنبوب البلاستيكي الصلب (يوصى بالطول L ~ 0.3 متر ، قطر الأنبوب الداخلي D ~ 6.4 مم). قم بتركيب المحملات على مشابك الأنابيب. قم بتوصيل الأنابيب المطاطية من نقطة الإنطلاق (المدخل) بمخرج مقياس الدوران. قم بتوصيل الأنابيب المطاطية من نقطة الإنطلاق الأخرى (المخرج) بالخزان.
قم ببناء مجموعة ثانية مع اثنين من تركيبات نقطة الإنطلاق. لف طولا من الأنابيب البلاستيكية الناعمة ملفوفة حلزونيا حول قلب أسطواني (يوصي بأنبوب من الورق المقوى ، R ~ 30 مم و ~ 5 لفائف أنابيب). قد تساعد الأربطة المضغوطة أو المشابك في الحفاظ على لف الأنبوب. قم بتثبيت طرفي الأنبوب الحرين على تركيبات نقطة الإنطلاق.
قم ببناء مجموعة ثالثة مع اثنين من تركيبات نقطة الإنطلاق. قم بتوصيل أربعة (أو أكثر) أكواع بأطوال قصيرة من الأنبوب البلاستيكي الصلب بين المحملات. يؤدي استخدام أكواع متعددة إلى تضخيم قراءة انخفاض الضغط ، مما يحسن دقة القياس.
قم بتركيب أنابيب بلاستيكية صلبة شفافة (~ 0.6 متر) على المنافذ المفتوحة على تركيبات الإنطلاق الستة. استخدم مستوى للتأكد من أن الأنابيب عمودية. ستكون هذه الأنابيب هي مقاييس الضغط (أجهزة قياس الضغط).
املأ الخزان بالماء.
2. العملية
أنبوب مستقيم: قم بتشغيل المضخة ، واضبط صمام مقياس الدوران لتغيير معدلات تدفق المياه. لكل حالة ، سجل معدل تدفق المياه ومستوى الماء الرأسي في كل أنبوب مقياس ضغط. سجل انخفاض الضغط بناء على الاختلاف في مستويات مقياس الضغط (المعادلة 1).
أنبوب ملفوف: قم بتوصيل مدخل قسم الاختبار الملفوف بمخرج مقياس الدوران ، ومخرج قسم الاختبار بالخزان. كما في الخطوة 2.1 ، سجل معدل تدفق المياه وانخفاض الضغط لعدد من معدلات التدفق.
تركيبات الكوع: قم بتوصيل قسم اختبار تركيب الكوع بمقياس الدوران والخزان. اجمع مجموعة من قياسات معدل التدفق والضغط، كما في الخطوة 2.2.
3. التحليل
بالنسبة لعلبة الأنبوب المستقيم ، قم بتقييم رقم رينولدز وعامل الاحتكاك f (Eqn. 2). تقييم عدد رينولدز وعدم اليقين في عامل الاحتكاك (Eqn. 6). هنا e ΔP هو عدم اليقين في قياسات الضغط ( ، هو عدم اليقين في مستوى مقياس الضغط) ، و eU هو عدم اليقين في متوسط سرعة القناة (من ورقة بيانات مقياس الدوران ، مع عدم اليقين النموذجي من 3 - 5٪ من النطاق). بالنسبة للمياه في درجة حرارة الغرفة (22 درجة مئوية)، ρ = 998 كجم م-3 و μ = 0.001 كجم م-1 s-1. (6)
قارن نتائج عامل الاحتكاك من الخطوة 3.1 مع النماذج التحليلية (المعادلة 3).
كرر الخطوة 3.1 لعلبة الأنبوب الملفوف. هذه المرة ، اطرح انخفاض الضغط المتوقع (Eqns. 2-3) للجزء المستقيم من قسم الاختبار من Δ P . هنا نفترض أن عدم اليقين في تصحيح الضغط ذو الطول المستقيم لا يكاد يذكر. قارن بين عوامل الاحتكاك المقاسة بقيم من الارتباط (المعادلة 4).
كرر الخطوة 3.2 لعلبة تركيب الكوع. اطرح انخفاض الضغط المتوقع للأطوال المستقيمة للأنابيب بين تركيبات الكوع للحصول على فقدان ضغط مصحح . تقييم الطول المكافئ وعدم اليقين لكل كوع. هنا ، Ne هو عدد أكواع الأنابيب. (7)
قارن نتيجة الطول المكافئة (L e / D ) مع القيم النموذجية المبلغ عنها (~ 30).
المصدر: ألكسندر س. راتنر ، قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا