Buisnetwerken en drukverschille verliezen

1. Fabricage van het leidingsysteem (zie schema en foto, Fig. 2)

1. Bevestig (met tape of lijm) een kleine plastic waterreservoir aan het werkoppervlak. Als het een afgesloten container is, boor gaten in het deksel voor de inlaat en uitlaat waterleidingen en de stroomsnoer van de pomp.
2. Plaats de kleine dompelpomp in het reservoir.
3. Plaats de rotameter (waterstroomsnelheidmeter) verticaal in het werkgebied. Het kan helpen om de rotameter aan een kleine verticale balk of L-beugel te bevestigen om het rechtop te houden. Verbind een stromingsbuis van de uitlaat van de pomp naar de inlaat van de rotameter (onderste poort).
4. Verbind plastic compressieteunbuisjes T-vormig aan beide uiteinden van een stuk stijf plastic buis (aanbevolen lengte L ~ 0,3 m, binnendiameter D ~ 6,4 mm). Bevestig de T-stukken op pijlijsten. Verbind rubberen buizen van het ene T-stuk (inlaat) naar de uitlaat van de rotameter. Verbind rubberen buizen van het andere T-stuk (uitlaat) naar het reservoir.
5. Bouw een tweede samenstelling met twee gemonteerde T-stukken. Wikkel een lengte van zachte plastic buis spiraalsgewijs rond een cilindrische kern (aanbevolen kartonnen buis, R ~ 30 mm en ~5 wikkels). Kabelbinders of klemmen kunnen helpen om de buis spiraalsgewijs te houden. Installeer de twee vrije uiteinden van de buis op de T-stukken.
6. Bouw een derde samenstelling met twee gemonteerde T-stukken. Verbind vier (of meer) ellebogen met korte stukken stijf plastic buis tussen de T-stukken. Het gebruik van meerdere ellebogen versterkt de drukval lezing, wat de meetnauwkeurigheid verbetert.
7. Installeer heldere stijve plastic buizen (~0,6 m) op de open poorten van de zes T-stukken. Gebruik een waterpas om ervoor te zorgen dat de buizen verticaal staan. Deze buizen zullen de manometers (drukmeetapparaten) zijn.
8. Vul het reservoir met water.

2. Bedrijf

1. Rechte buis: Zet de pomp aan en pas de rotameterklep aan om de waterstroomsnelheden te variëren. Voor elk geval, noteer de waterstroomsnelheid en het verticale waterniveau in elke manometerbuis. Noteer de drukval op basis van het verschil in manometerniveaus (Eqn. 1).
2. Spiralvormige buis: Verbind de inlaat van het gespiraliseerde testgedeelte met de uitlaat van de rotameter en de uitlaat van het testgedeelte met het reservoir. Net zoals in Stap 2.1, noteer de waterstroomsnelheid en drukvallen voor een aantal stromingssnelheden.
3. Elleboogfittingen: Verbind de testsectie van de elleboogfitting met de rotameter en het reservoir. Verzamel een reeks stromingssnelheid en drukmetingen, zoals in Stap 2.2.

3. Analyse

1. Voor het geval van de rechte buis, evalueer het Reynolds getal en de wrijvingsfactor f (Eqn. 2). Evalueer de onzekerheden van het Reynolds getal en de wrijvingsfactor (Eqn. 6). Hierbij is e_ΔP de onzekerheid in drukmetingen (, is onzekerheid in manometerniveau), en e_U is de onzekerheid in gemiddelde kanaalsnelheid (uit rotameter datasheet, met typische onzekerheid van 3 - 5% van het bereik). Voor water bij kamertemperatuur (22°C), ρ = 998 kg m^-3 en µ = 0,001 kg m^-1 s^-1.
   (6)
2. Vergelijk de wrijvingsfactor resultaten uit Stap 3.1 met de analytische modellen (Eqn. 3).
3. Herhaal Stap 3.1 voor het geval van de gespiraliseerde buis. Dit keer, trek de voorspelde drukval (Eqns. 2-3) voor het rechte gedeelte van de testsectie af van ΔP. Hierbij nemen we aan dat de onzekerheid in de correctie van de rechtlijnige lengte nihil is. Vergelijk gemeten wrijvingsfactoren met waarden uit de correlatie (Eqn. 4).
4. Herhaal Stap 3.2 voor het geval van de elleboogfitting. Trek de voorspelde drukval voor de rechte secties buis tussen de elleboogfittingen af om een gecorrigeerde drukverlies te verkrijgen . Evalueer de equivalente lengte en onzekerheid voor elke elleboog. Hierbij is N_e het aantal buisellebogen.
   (7)
5. Vergelijk het resultaat van de equivalente lengte (L_e/D