Massenerhaltung und Durchflussmessungen Rate

Mechanical Engineering

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Overview

Quelle: Ricardo Mejia-Alvarez und Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI

Dieses Experiment soll die Kalibrierung von einem Strömungskanal als ein Durchflussmesser mit einer Kontrolle Volumen (CV) Formulierung [1, 2] veranschaulicht. Die CV-Analyse konzentriert sich auf die makroskopische Wirkung des Flusses auf engineering-Systeme, anstatt die ausführliche Beschreibung, die mit einer detaillierten Analyse der differentiellen erreicht werden konnte. Diese beiden Techniken komplementäre Ansätze zu berücksichtigen wie die CV-Analyse dem Ingenieur eine erste Grundlage auf welcher Route verfolgen, wenn Sie eine Flow-System entwerfen geben wird. Im großen und ganzen eine CV-Analyse wird dem Ingenieur einen Eindruck von den dominierenden Masse Austausch in einem System und sollte im Idealfall der erste Schritt, bevor Sie verfolgen keine Ausführungsplanung oder Analyse über differentielle Formulierung.

Das Grundprinzip hinter der CV-Formulierung für Massenerhaltung ist, die Details des Flow-System durch eine vereinfachte Volumen eingeschlossen in Bedienoberfläche (CS sogenannten) zu ersetzen. Dieses Konzept ist imaginär und kann frei definiert werden, um die Analyse geschickt zu vereinfachen. Zum Beispiel sollten die CS "Einlass und Auslass Häfen in eine Richtung senkrecht zur dominanten Geschwindigkeit geschnitten". Dann bestünde die Analyse zu finden, die Balance zwischen den net Massenstrom durch die CS und die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren der CV. Diese Technik wird bei der Kalibrierung einer glatten Kontraktion als ein Durchflussmesser nachgewiesen werden.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Maschinenbau. Massenerhaltung und Durchflussmessungen Rate. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

Ein Steuervolumen (CV) ist definiert durch eine imaginäre geschlossene Oberfläche, genannt die Steuerfläche (CS), willkürlich definiert, um das Gleichgewicht der Masse in einem System zu studieren. Abbildung 1A zeigt beispielhaft ein Steuervolumen enthält eine Region der Fluss durch einen Strömungskanal. Die Details der Strömung in der Passage sind irrelevant, da wir lediglich an Maßnahmen der Masse Zufluss, Abfluss und die Änderungsrate in den Strömungskanal interessiert sind. Alle diese Effekte können in der Gleichung für die Erhaltung der Masse in fester Form [1, 2] zusammengefasst werden:

(1)

Der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (1) stellt die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren der Lautstärke während der zweite Amtszeit den net Fluss der Masse durch die Steuerfläche. Der Vektor Unterschied ist die relative Geschwindigkeit zwischen den Lebenslauf und die Strömung und der Vektor ist die Einheit nach außen normal zum Bereich differential. Das Skalarprodukt zwischen der Relativgeschwindigkeit und steht für die Velocity-Komponente, die überquert die CS, und von nun an trägt zum Austausch von Masse. Die Zeichen dieses Skalarprodukt ist negativ, wo der Massenstrom gerichtet ist, in die CV und Positive wo es Weg die CV gerichtet.

Figure 1
Abbildung 1: SChematische Grundausstattung. (A) reibungslose Aufnahme für einen Radialventilator. Die Lautstärke ist definiert als das innere Profil der Passage. Die massiven Mauern sind ausgeschlossen von der Lautstärke, aber ihre Randbedingungen befinden sich in der Bedienoberfläche (d. h. kein Eindringen und kein Schlupf). Port 1 ist definiert als die Eingangsseite der Passage, während Port 2 ist definiert als die Querschnittsebene, die mit der Spitze des Staurohr übereinstimmt. Fließt von links nach rechts. (B) Pitot-Statik-System und Schematic des Datenerfassungssystems. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Für die vorliegende Demo haben wir die Konfigurationen dargestellt in Abbildung 1A, wo ein feste CV folgt der Kontur der als glatte Kontraktion bei der Einnahme von einem Radialventilator. Der Fluss durch diese CV ist stabil, so ist die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren der Lautstärke Null. Somit verschwindet der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (1). Auch ist der Lebenslauf auf das Kontraktion, die im Raum festgelegt ist und keine Geschwindigkeit hat, befestigt machen . Daher der net Flux von Masse durch diese CV ist null und Gleichung (1) vereinfacht zu:

(2)

Betrachtet man die Konfiguration in Abbildung 1A Masse fließt in die CV über Port 1 und lässt die CV über Port 2. Infolgedessen kann die Oberfläche integral auf der rechten Seite der Gleichung (2) in zwei unabhängige integrale für jeden Port unterteilt werden. Die Zeichen für das Skalarprodukt ist in Port 1 negativ, weil die Strömung in Richtung der CV geht, und im Anschluss 2 positiv, weil von den CV fließt. Ohne geht man davon aus, dass die Geschwindigkeit in jedem Hafen homogen verteilt ist, lassen Sie uns machen und die jeweiligen Geschwindigkeitsprofile unter Berücksichtigung, dass beides was bleiben nach der Einnahme des Skalarprodukt. Das heißt, das Ausmaß der die Geschwindigkeitskomponente parallel zur Fläche Vektor, . Schließlich sind Druckänderungen entlang der Kontraktion nicht bedeutend genug, um die beobachtbare Veränderungen in der Dichte zu bewirken. Nun, können wir die Dichte als konstant betrachten. Unter diesen Umständen würde die Gleichung (2) zu vereinfachen:

(3)

Beachten Sie, dass da Masse konserviert ist, die Masse flux, , ist das gleiche über beide Ports. Die Struktur dieser Beziehungen gegeben, jedes Integral in Gleichung (3) drückt die volumetrische Durchflussrate,, durch den entsprechenden Port, und diese Tatsache hilft, die durchschnittliche Geschwindigkeit zu definieren, für einen bestimmten Port:

(4)

Reibungsfreie Bedingungen konnte die Geschwindigkeit am Anschluss 2 in Bezug auf die Bedingungen außerhalb der Einnahme mit Bernoulli Gleichung entlang der zentralen Streamline ausgedrückt werden (siehe Abbildung 1A als Referenz):

(5)

Hier verschwindet die Auswirkungen der Höhe auf zentrale Streamline, weil es horizontal ist, und in die andere Stromlinien vernachlässigbar, ist da die Flüssigkeit Luft, hat ein sehr kleines spezifisches Gewicht. Auch, ist der erste Punkt auf der zentralen Streamline ausreichend weit vom Einlass, dass seine Geschwindigkeit Null ist. Da die Gleichung (5) für den idealisierten reibungsfreie Fall, dieser Wert der Geschwindigkeit ist wird werden alle über das gleiche port 2. In Wirklichkeit Grenzschicht Wachstum wirkt sich auf das Geschwindigkeitsprofil und macht es nicht homogen. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, ist die ideale Schätzung mit experimentellen Messungen über die "Entlastung Coefficient" verglichen. Dieser Koeffizient ist definiert als das Verhältnis zwischen der gemessenen Durchschnittsgeschwindigkeit und die reibungsfreie Geschwindigkeit für einen gegebenen Querschnitt des Flusses:

(6)

Der Abflussbeiwert, , hängt von der Geometrie und der Reynolds-Zahl. Sobald festgestellt, könnte in Verbindung mit den Gleichungen (4) und (5) verwendet werden, um den Durchfluss über Port 2 basierend auf seine Querschnittsfläche und eine einfache Maßnahme Druckdifferenz zu bestimmen:

(7)

Bei der Gleichungen (4), (5) und (6) zusammen, und wenn man bedenkt, dass Port 2 ist kreisförmig, erhalten wir die folgende Beziehung für :

(8)

Es ergibt sich aus Gleichung (8), dass Wissen über das Geschwindigkeitsprofil der Abflussbeiwert erhalten muss. Zu diesem Zweck nutzen wir Velocimetry durch Pitot - Sonden statische. Wie in Abbildung 1 b gezeigt, das Staurohr bringt der Fluss zum Stillstand den Gesamtdruck sensing, das ist die Zugabe von statischen und dynamischen Belastungen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Auf der anderen Seite spürt die statische Sonde an der Wand der statische Druck allein. Aus Bernoulli Gleichung angewendet an einer gegebenen radialen Position ist der Gesamtdruck nur Bernoulli Konstante. Am Hafen 2 kann dieses Prinzip durch folgende Beziehung an einer beliebigen Stelle der radialen ausgedrückt werden:

(9)

Hier sind wir die Wirkung der vertikalen Position vernachlässigen, weil unser Strömungskanal waagerecht ist. Zusammenfassend lässt sich sagen erhält man folgende Beziehung für die Größe der Geschwindigkeit an einer bestimmten Position "R" im Rohr:

(10)

Die Druckdifferenz wird direkt durch den Druck gemessen Wandler dargestellt in Abbildung 1 b, und das Geschwindigkeitsprofil wird durch durchqueren das Staurohr entlang die radiale Koordinate des Rohres. Beachten Sie, dass diese Geschwindigkeitsmessungen sind bei diskreten Positionen durchgeführt, daher sollten diese Datenpunkte verwendet werden, um das Integral in Gleichung (8) numerisch mit dem trapezförmigen oder die Simpson-Regel [1] zu lösen. Sobald der Wert von diesem integralen vorliegt, sollte es in Gleichung (8) zusammen mit dem gemessenen Wert von angeschlossen werden , der Dichte und der Radius des Kanals, um den Wert zu erhalten für diese bestimmten Strömung Voraussetzung. Bei der Wiederholung dieses Experiments für unterschiedliche Strömungsverhältnisse, erhalten wir ein Streudiagramm, die bestimmt werden kann, eine Beziehung zwischen und . Diese Beziehung kann dann in Gleichung (7) vollständig die Durchflussmenge bestimmen ersetzt, als Funktion der ausschließlich .

Procedure

1. Einstellen der Anlage

  1. Stellen Sie sicher, dass in der Anlage gibt es keine Strömung.
  2. Vergewissern Sie sich, dass das Datenerfassungssystem der Schaltplan in Figur 1 bfolgt.
  3. Verbinden Sie die positive Druckaufnehmer #1-Port (siehe Abbildung 1 b als Referenz) zu überquerenden Staurohr ().
  4. Verbinden Sie den negativen Port von dieser gleichen Druckaufnehmer zur statischen Sonde der Einnahme Passage (). Daher die Lektüre dieser Druckaufnehmer werden direkt ().
  5. Erfassen diese Wandler Umrechnungsfaktor von Volt auf Pascals (). Geben Sie den Wert in der Tabelle 1.
  6. Verbinden Sie den positiven Port der Druckaufnehmer #2 (siehe Abbildung 1 b zu Referenzzwecken) die statischen Sonde der Einnahme Passage () mit einem Abschlag.
  7. Offenlassen der negative Anschluss der Druckaufnehmer #2 in die Atmosphäre (). Daher werden die Lektüre dieser Wandler direkt ().
  8. Erfassen diese Wandler Umrechnungsfaktor von Volt auf Pascals (). Geben Sie den Wert in der Tabelle 1.
  9. Legen Sie das Datenerfassungssystem auf Probe mit einer Rate von 100 Hz für insgesamt 500 Proben (d. h. 5 s von Daten).
  10. Stellen Sie sicher, dass Kanal 1 in das Datenerfassungssystem entspricht Druckaufnehmer #1 ().
  11. Geben Sie den Umrechnungsfaktor in das Datenerfassungssystem um sicherzustellen, dass der Druckmessung () wird direkt in Pascal konvertiert.
  12. Festlegen der Pitot-Sonde am Ende seiner Reise, wo es das Rohr Wand berührt. Da die Sonde 2 mm im Durchmesser ist, befindet sich erste Geschwindigkeit in eine radiale Koordinate 1 mm von der Wand weg. Das heißt, bei einem radialen Position der mm (hier, mm).

Figure 2
Abbildung 2 . Experimentelle Einstellung. (A): Durchgang unter Studie fließen. (B): Handbuch durchqueren System für das Staurohr. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Tabelle 1. Grundparameter für experimentelle Studie. Par Ameter Wert

Parameter Wert
Fluss-Durchgang-Radius (R-o) 82,25 mm
Wandler #1 Kalibrierung Konstante (m_p1) 136.015944 Pa/V
Wandler #2 Kalibrierung Konstante (m_p2) 141.241584 N/V
Lokalen Atmosphärendruck 100,474.15 Pa
Lokale Temperatur 297.15 K
P_atm-P_2 311.01 Pa

2. Messungen

  1. Die Flow-Anlage einschalten.
  2. Notieren Sie die Lektüre der Druckaufnehmer #2 in Volt aus der digital-Multimeter.
  3. Geben Sie diesen Wert in der Tabelle 1 als und konvertieren Sie die Lesung von Volt in Pascals mit dem Faktor .
  4. Das Datenerfassungssystem verwenden, um das Lesen der aufzuzeichnen ().
  5. Geben Sie den Wert des in Tabelle 2.
  6. Verwenden Sie die traversierenden Regler, um die radiale Position das Staurohr gemäß den in Tabelle 2 vorgeschlagenen Wert ändern.
  7. Wiederholen Sie die Schritte 2.4 und 2.6 bis Tabelle 2 vollständig gefüllt ist.
  8. Ändern Sie die Durchflussmenge durch Variation des Systems Entlastung.
  9. Wiederholen Sie die Schritte 2,4 bis 2,8 für mindestens zehn verschiedene Durchflussmengen.
  10. Die Flow-Anlage ausschalten.

Figure
Abbildung 5 . Experimentelle Einstellung. Perforierte Platten zum Fluss mit der Entlastung des Fluss-Systems einschränken. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Tabelle 2. Repräsentative Ergebnisse. Geschwindigkeitsmessungen. f (mm) P-T - P2 (Pa) u (R) (m/s

r (mm) P T -P 2 (Pa) u (R) (m/s)
2.25 300.35 22.34
12.25 302.84 22.43
22,25 305.82 22.54
32.25 302.34 22.41
42.25 294.88 22.13
52.25 295.37 22.15 Uhr
62.25 292.88 22.06.
68.25 293.63 22.09
72.25 294.13 22.10.
75.25 299.60 22.31
77.25 293.13 22.07.
79.25 284.67 21,75
80,25 256.31 20.63
81.25 198.33 18.15 Uhr

(3) Datenanalyse.

  1. Bestimmen das Geschwindigkeitsprofil mit Druck Differenzwerte, P-T - P2, Tabelle 2. Geben Sie die Ergebnisse in Tabelle 2.
  2. Plot der Druck und die Geschwindigkeit Werte aus Tabelle 2 mit Radius,, als Abszissen (Abbildung 3).
  3. Das Integral in Gleichung (8) anhand der Geschwindigkeit und Radius Werte aus Tabelle 2 zu berechnen.
  4. Berechnen Sie den Abflussbeiwert für jede Durchflussmenge mittels Gleichung (8).
  5. Plot der Entlastung Koeffizienten mit als die Abszissen.
  6. Eine Funktion, um den Abflussbeiwert, einem Potenzgesetz passt eine gute Wahl.

Figure 3
Abbildung 3 . Repräsentative Ergebnisse. (A): Beispiel für die Messung des statischen Drucks entlang die radiale Koordinate der Strömungskanal. (B): Geschwindigkeitsverteilung ermittelt aus den Messwerten des statischen Drucks. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Erhaltung der Masse ist eine bekannte physikalische Prinzip, das zusammen mit dem Steuerelement Volumen Ansatz für das Engineering von vielen mechanischen Systemen verwendet wird. Kontrolle-Volumen-Analyse der Massenerhaltung eignet sich besonders, Durchflussmengen für hydraulische Großstrukturen wie Dämme, Kläranlagen oder Wasserleitungssysteme zu schätzen. Diese Methode wird in der Regel als ein erster Schritt, dem Ingenieur geben eine Vorstellung von den dominierenden Masse Austausch in einem System angewendet. Ein Auslassventil, z. B. durch das Gesicht des Dammes konstruiert wird routinemäßig verwendet, um den Fluss des Wassers zu kontrollieren. Da Masse erhalten bleibt, muss die net Massenstrom durch eine Bedienoberfläche und die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren das eingeschlossene Volumen ausgeglichen sein. Dieses Video wird Volumen Steuerungsmethode für Massenerhaltung eine glatte Kontraktion als ein Durchflussmesser kalibrieren gelten erläutern.

Allgemeine Grundsätze der Kontrolle Volume Methode zur Erhaltung der Impulssatz wurden in unserem vorherigen Video diskutiert. Hier zeigen wir diesen Ansatz für die Erhaltung der Masse. Betrachten Sie den Strömungskanal im Schaltplan, bestehend aus einem Radialventilator mit glatten Kontraktion bei der Einnahme. Wie ist die Kontrolle-Volumen-Analyse für die Erhaltung der Masse zu unserem System anzuwenden? Zunächst werfen wir eine imaginäre geschlossene Oberfläche, genannt Steuerfläche, um ein Steuerelement-Band mit einer Region des Flusses zu definieren. Als nächstes schreiben wir die allgemeine Gleichung für die Erhaltung der Masse. Der erste Term der Gleichung stellt die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren der Lautstärke. Dieser Begriff ist Null in unserem Fall, weil die Strömung durch unsere Lautstärke stetig ist. Da die Lautstärke auf das Kontraktion verbunden ist, wird der zweite Term der Gleichung vereinfacht. Dies ist der net Fluss der Masse durch die Steuerfläche. Für unser System die Masse fließt in das Steuervolumen durch Anschluss einer und verlässt das Volumen über Port zwei. Unter der Annahme einer konstanten Flüssigkeitsdichte entlang der Kontraktion und das Skalarprodukt zwischen der Fluidgeschwindigkeit und Bereich Einheitsvektor zu lösen, wird die Gleichung weiter vereinfacht. Da Masse konserviert wird, entspricht der Massenstrom über beide Ports. Als nächstes wissen der Massenstrom und Volumenstrom über einen bestimmten Port, die mittlere Geschwindigkeit für den Port erhalten. Für reibungsfreie Flüssigkeiten ist die Geschwindigkeit am Hafen zwei konstant über den Abschnitt des Hafens. Diese Geschwindigkeit kann mit Hilfe der Bernoulli Gleichung entlang der zentralen Streamline berechnet werden. Benötigen Sie die Bernoulli Gleichung zu überprüfen, können Sie Sie in vorherigen Video beobachten. Der Flüssigkeitsdruck im Hafen einer ist der atmosphärische Druck. Auch davon auszugehen, dass der Fluidgeschwindigkeit im Hafen eine Null ist, da es nahe genug, um die externe, ruhenden Umgebung ist. Dann ist die Geschwindigkeit am Anschluss zwei für eine reibungsfreie Flüssigkeit durch diese Formel gegeben. Das Geschwindigkeitsprofil ist Grundstimmung. In der Realität aufgrund des Wachstums der Grenzschicht strömt eine Flüssigkeit in der Nähe eine feste Wand übernimmt die Flüssigkeit in Kontakt mit der Grenze die Geschwindigkeit der Wand. Mit zunehmendem Abstand von der Wand die Strömungsgeschwindigkeit erholt sich allmählich bis zum Erreichen der Geschwindigkeit des freien Streams. Diese Region der Änderung der Geschwindigkeit in der Nähe einer Wand wird die Grenzschicht genannt und findet wegen der Aktion der Viskosität. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, ist die ideale Schätzung mit experimentellen Messungen mit den Abflussbeiwert verglichen. Für ein kreisförmiger Anschluss, wie in unserem Beispiel verwendet kann dieser Koeffizient berechnet werden, wüssten wir das Profil der Radialgeschwindigkeit über den Strömungskanal. Das Geschwindigkeitsprofil kann mit einem Pitot-Statik-Sonde gemessen werden. Wenn Sie das Prinzip einer Pitot-Statik-Sonde überprüfen müssen, können Sie unsere vorherigen Video ansehen. Ein Staurohr bringt den Fluss zum Stillstand, Fernerkundung den Gesamtdruck, die an jedem beliebigen Punkt innerhalb der Flüssigkeit zwei Komponenten hat: eine statische Komponente und eine dynamische Komponente. Die statische Sonde an der Wand erkennt nur der statische Druck. Anwendung der Bernoulli Gleichung im Hafen zwei, die Geschwindigkeit an einer bestimmten Position kann R, innerhalb des Rohres ermittelt werden. Das Geschwindigkeitsprofil erhält man durch durchqueren das Staurohr entlang die radiale Koordinate des Rohres und durch die Messung mit der Drucksensor, der Druckdifferenz. Schließlich kann die Durchflussmenge über Port zwei bestimmt werden, dass mit Hilfe der Abflussbeiwert zusammen mit der Passage Querschnittsfläche und der Druckdifferenz gemessen mit einem zweiten Wandler. Nun, Sie verstehen, wie man Volumen Steuerungsmethode für Massenerhaltung verwenden, um ein Flow-System zu analysieren, wenden Sie diese Methode, ein Strömungskanal zu kalibrieren und den Abflussbeiwert bestimmen.

Bevor Sie das Experiment beginnen, machen Sie sich vertraut mit dem Layout des Labors und die Ausrüstung im Inneren der Anlage. Stellen Sie zunächst sicher, dass gibt es keine Strömung innerhalb der Anlage durch Überprüfung des Hauptschalters. Dann überprüfen Sie, dass der Jet Deckel abgedeckt wird. Nun zunächst das Datenerfassungssystem Einrichtung unter dem Diagramm beschrieben im Abschnitt "Grundsätze". Verbinden Sie den positiven Port des ersten Druckaufnehmer zu überquerenden Staurohr. Der negative Anschluss der Wandler an die statische Sonde der Einnahme Passage anschließen. Daher geben Ihnen direkt die Druckdifferenz PT - P2 die Lektüre dieser Druckaufnehmer. Notieren Sie den Schallkopf Umstellung von Volt auf Pascals. Als nächstes verbinden Sie den positiven Port von der zweiten Drucksensor mit Staurohr mit einem T-Verbindung. Die Atmosphäre überlassen Sie der negative Anschluss der Wandler Open. Die Lektüre dieser Druckaufnehmer wird Ihnen die Druckdifferenz. Notieren Sie den Schallkopf Umrechnungsfaktor von Volt, Pascal. Messen Sie den Fluss Durchgang Radius mit einem Lineal. Auch die Datenerhebung für den Luftdruck und die Temperatur bei Ihnen vor Ort von der National Weather Service-Website. Zeichnen Sie diese Werte in einer Parametertabelle zusammen mit den Werten für die Umrechnungsfaktoren für die zwei Druckaufnehmer. Nun soll das Datenerfassungssystem Probe mit einer Rate von 100 Hertz, für eine Gesamtmenge von 500 Proben um fünf Sekunden an Daten zu erhalten. Sicherstellen Sie, dass der Kanal Null in das Datenerfassungssystem der ersten Drucksensor entspricht. Geben Sie dann den Umrechnungsfaktor im System, die Werte direkt in Pascal zu haben. Nun geben Sie den Umrechnungsfaktor für die zweite Druckaufnehmer, und sicherzustellen Sie, dass diese Druckaufnehmer Kanal 1 in das Datenerfassungssystem entspricht. Festlegen der Pitot-Sonde am Ende seiner Reise, wo es das Rohr Wand berührt. Da die Sonde zwei Millimeter im Durchmesser ist, erfolgt die erste Messung an einer radialen Koordinate einen Millimeter von der Wand weg.

Nachdem das Datenerfassungssystem eingerichtet ist, aktivieren Sie die Fluss-Anlage. Jetzt sind Sie bereit, um die Datenerfassung zu starten. Aufzeichnung der Lesung der zweiten Drucksensor mit einem digitalen Multimeter. Konvertieren Sie dieser Wert von Volt-Einheiten mit der Umrechnungsfaktor Druck auf, und zeichnen Sie es in der Parametertabelle. Verwenden Sie für die aktuelle Position des Staurohr das Datenerfassungssystem um die Druckdifferenz von der ersten Wandler gegeben aufzuzeichnen. Notieren Sie diesen Wert in der Ergebnistabelle. Ändern der radialen Position mit dem traversierende Drehknopf Staurohr. Messen Sie die Druckdifferenz an dieser Position innerhalb der Strömungskanal mit dem Datenerfassungssystem. Wiederholen Sie diesen Schritt für Unterschied radialen Positionen in den Strömungskanal, und notieren Sie die Messwerte in der Ergebnistabelle. Als nächstes ändern Sie die Fließgeschwindigkeit in den Durchgang durch Variation des Systems Entlastung. Zu diesem Zweck werden Platten mit Perforationen mit unterschiedlichen Durchmessern mit der Entlastung des Systems beschränkt den Fluss auf verschiedenen Ebenen platziert. Messung der Druckdifferenz für radiale Positionen innerhalb der Strömungskanal, und wiederholen Sie diesen Schritt für mindestens zehn verschiedene Werte der Durchflussmenge. Am Ende des Experiments denken Sie daran, die Flow-Anlage ausschalten.

In jeder Position, R, der das Staurohr über den Durchmesser der Strömungskanal haben Sie eine Messung der Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck. Berechnen Sie für jeden Datenpunkt die Strömungsgeschwindigkeit zu, und geben Sie ihren Wert in der Ergebnistabelle. Wiederholen Sie für alle Datenpunkte in der Tabelle, und zeichnen Sie dann das Geschwindigkeitsprofil in das Rohr. Berechnen Sie jetzt den Abflussbeiwert. Dazu müssen Sie zuerst das Produkt zwischen Geschwindigkeit und Radius in Funktion des Radius zeichnen. Da die Geschwindigkeitsmessungen an diskreten Stellen durchgeführt werden, muss das Integral in der Formel für den Abflussbeiwert numerisch mit beispielsweise die trapezförmige Regel gelöst werden. Als Nächstes berechnen Sie den Abflussbeiwert mit dem Wert des Integrals zusammen mit den Werten, aufgezeichnet in der Parametertabelle für die Flüssigkeitsdichte, den Durchgang Radius und der gemessenen Unterschied zwischen dem atmosphärischen Druck und der statische Druck an Port 2. Wiederholen Sie diese Berechnungen für jeden Satz von Daten, die jeder experimentellen Wert der Durchflussmenge in der Passage. Nun, werfen Sie einen Blick auf Ihre Ergebnisse.

Ein Streudiagramm der Entlastung Koeffizienten für verschiedene Durchflussmengen im Vergleich zu den Werten der Quadratwurzel von eins minus das Druckverhältnis zu machen. Passt eine Potenzgesetz-Funktion, um das Streudiagramm, und eine allgemeine Beziehung zwischen der Abflussbeiwert und das Verhältnis zwischen der saugseitigen an der Strömungskanal und der lokale Luftdruck bestimmen. Als Nächstes ersetzen Sie diese Beziehung in die Gleichung für die Durchflussmenge. Hier kann die Dichte für Komfort in Bezug auf atmosphärischen Druck und Absolute Temperatur mit dem idealen Gas-Gesetz ausgedrückt werden. Dieser Ausdruck des Durchflusses war, so entwickelt, um ihre Gültigkeit unter Änderungen in lokalen atmosphärischen Bedingungen, Durchgang Größe und Einheitensystem zu halten. Zusammenfassend lässt sich sagen um eine Stelle als ein Durchflussmesser kalibrieren ist es notwendig, eine Beziehung zwischen der Fließgeschwindigkeit und eine einfache Maßnahme Variable z. B. Druckdifferenz.

Volume Steuerungsmethode für Massenerhaltung hat eine breite Palette von Anwendungen auf dem Gebiet des Maschinenbaus. Ein Venturirohr ist ein Gerät in beengten fließt zur Durchflussmenge basierend auf Druckänderungen zwischen zwei verschiedenen Abschnitten der Passage herangezogen. In diesem Video vorgestellte Methode kann zur Grenzschicht Effekte im Inneren des Venturi-Rohres korrigieren, und das Gerät Abflussbeiwert bestimmen. Kontrolle-Volumen-Analyse für Massenerhaltung lässt sich die Durchflussmenge für hydraulische Großanlagen zu bewerten, durch den Vergleich der Tiefe des Flusses, vor und nach der Strömung Einschränkungen.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Steuerung-Volumen-Analyse für die Erhaltung der Masse beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wie man diese Methode zur Messung der Durchflussmenge über einen Strömungskanal und bestimmen den Abflussbeiwert des Systems anwenden. Danke fürs Zuschauen.

Results

Für eine gegebene Einschränkung der Strömung an den Lüfter Entlastung Abbildung 3A zeigt die Messungen des dynamischen Drucks () radial Standorten innerhalb des Rohres nach durchlaufen mit Staurohr. Diese Werte wurden verwendet, um die lokale Geschwindigkeit an diesen radialen Positionen zu bestimmen, und die Ergebnisse sind in Abbildung 3 bgezeigt. Nachdem Sie mithilfe der trapezförmigen Regel auf diesen Daten um Gleichung (4) für die Durchschnittsgeschwindigkeit zu lösen, erhalten wir einen Wert von m/s. Auf der anderen Seite, den Wert des aus Tabelle 1 wurde verwendet, um die ideale Geschwindigkeit aus Gleichung (5) bestimmen: m/s. daher, der Abflussbeiwert für diesen Flow-Zustand ist: . Dieser Wert ist als ein rotes Dreieck in Abbildung 4 dargestellt.

Nach diesem Experiment neunundzwanzig mehrmals wiederholen, erhalten wir das Streudiagramm in Abbildung 4dargestellt. Diese Daten können gut dargestellt werden, durch ein Gesetz des :

(11)

Der Grund für diese Wahl des Arguments ist um sicherzustellen, dass die führenden konstante dimensionslose bleibt, und daher diese Korrelation nach wie vor gültig, unabhängig von dem System der Einheiten für den Druck verwendet wäre. Diese Funktion ersetzt werden kann, in Gleichung (7) zu den Durchfluss in Abhängigkeit von :

(12)

Hier, die konstanten der Gleichungen (7) und (11) wurden in einen Topf geworfen in eine dimensionslose Konstante:. Infolgedessen ist Gleichung (12) gültig für jedes System von Einheiten, solange die Variablen konsequent die entsprechenden Einheiten zugeordnet sind. Der Einfachheit halber wurde die Dichte von Gleichung (7) in Bezug auf den atmosphärischen Druck und Absolute Temperatur mit dem idealen Gas-Gesetz ausgedrückt. Gleichung (12) ist gültig für verschiedenen atmosphärischen Bedingungen, wie sie für lokale Druck-und TemperaturT und P(atm Konten). Solange geometrische Ähnlichkeit konserviert wird, würde diese Gleichung gültig für Passagen in verschiedenen Größen, wie durch den Radius R. berücksichtigt auch

Figure 4
Abbildung 4. Repräsentative Ergebnisse. : Entlastung Koeffizienten bestimmt bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten. : Abflussbeiwert bestimmt mit den Geschwindigkeitsmessungen demonstriert hier.-: Power-Gesetz an die experimentellen Daten ausgestattet.

Figure 6
Abbildung 6.
Vertreter Ergebnisse. Handlung des Produktes zwischen Geschwindigkeit und Radius.

Tabelle 3. Repräsentative Ergebnisse. Abflussbeiwert.

√ (1-P-2/patm ) Cd
0,019 0.735
0,020 0.761
0,025 0.795
0,026 0.808
0.029 0.826
0,032 0,835
0,039 0,855
0,041 0.862
0,042 0.873
0,044 0.880
0,047 0.891
0.049 0.899
0.049 0.917
0.050 0.924
0.050 0.903
0,051 0.909
0,052 0.927
0,053 0.917
0.054 0,926
0.054 0.935
0,055 0.924
0,056 0.940
0.060 0.953
0.063 0.967
0.064 0.972
0,065 0,975
0.066 0.977
0,067 0.983
0,069 0.985

Applications and Summary

Wir demonstriert die Anwendung der Kontrolle Volumen Analyse der Erhaltung der Masse, ein Strömungskanal als ein Durchflussmesser kalibrieren. Zu diesem Zweck haben wir die Verwendung eines Pitot-Statik-Systems zu bestimmen, den Durchfluss durch den Strömungskanal mit Integration über das Geschwindigkeitsprofil gezeigt. Dann wurde das Konzept der Abflussbeiwert entfallen die Auswirkungen des Wachstums der Grenzschicht in der Nähe von den Wänden von den Strömungskanal aufgenommen. Basierend auf einer Reihe von Geschwindigkeitsmessungen für verschiedene Durchflussmengen, wir entwickelten eine Regression, die den Abflussbeiwert als eine Funktion des Verhältnisses zwischen der saugseitigen an der Strömungskanal und die lokalen Atmosphärendruck drückt. Schließlich wurde diese Regression in eine Gleichung für den Durchfluss durch die Passage als Funktion der aufgenommen. Diese Gleichung wurde entwickelt um hält seine Gültigkeit unter Veränderungen der atmosphärischen Gegebenheiten, Durchgang Größe und Einheitensystem.

Kontrolle-Volumen-Analyse für Massenerhaltung bietet viele Alternativen zum Fluss Passagen als Durchflussmesser kalibrieren. Beispielsweise werden Lochbleche, Düsen und Venturi-Rohre in beengten fließt zur Durchflussmenge basierend auf Druckänderungen zwischen zwei verschiedenen Abschnitten des Durchganges zu bestimmen. Und ähnlich wie bei unserem Beispiel, diese Geräte müssen mit einem Abflussbeiwert charakterisiert werden, die für Grenzschicht Effekte korrigiert.

Fluss durch offene Kanäle Lautstärke Analyse für Massenerhaltung auch lässt sich Durchfluss bewerten, indem Sie die Tiefe des Flusses zu vergleichen, vor und nach dem Fluss Einschränkungen z. B. Überläufe, teilweise offenen Tore oder Querschnitt Ermäßigungen. Die Hauptbedeutung dieser Anwendungen ist, dass hydraulische Strukturen für Wasserverteilung, Kontrolle und Behandlung von sehr großen Skalen, die die Verwendung der anderen Fluss-Geräte ausschließen würde.

References

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1. Einstellen der Anlage

  1. Stellen Sie sicher, dass in der Anlage gibt es keine Strömung.
  2. Vergewissern Sie sich, dass das Datenerfassungssystem der Schaltplan in Figur 1 bfolgt.
  3. Verbinden Sie die positive Druckaufnehmer #1-Port (siehe Abbildung 1 b als Referenz) zu überquerenden Staurohr ().
  4. Verbinden Sie den negativen Port von dieser gleichen Druckaufnehmer zur statischen Sonde der Einnahme Passage (). Daher die Lektüre dieser Druckaufnehmer werden direkt ().
  5. Erfassen diese Wandler Umrechnungsfaktor von Volt auf Pascals (). Geben Sie den Wert in der Tabelle 1.
  6. Verbinden Sie den positiven Port der Druckaufnehmer #2 (siehe Abbildung 1 b zu Referenzzwecken) die statischen Sonde der Einnahme Passage () mit einem Abschlag.
  7. Offenlassen der negative Anschluss der Druckaufnehmer #2 in die Atmosphäre (). Daher werden die Lektüre dieser Wandler direkt ().
  8. Erfassen diese Wandler Umrechnungsfaktor von Volt auf Pascals (). Geben Sie den Wert in der Tabelle 1.
  9. Legen Sie das Datenerfassungssystem auf Probe mit einer Rate von 100 Hz für insgesamt 500 Proben (d. h. 5 s von Daten).
  10. Stellen Sie sicher, dass Kanal 1 in das Datenerfassungssystem entspricht Druckaufnehmer #1 ().
  11. Geben Sie den Umrechnungsfaktor in das Datenerfassungssystem um sicherzustellen, dass der Druckmessung () wird direkt in Pascal konvertiert.
  12. Festlegen der Pitot-Sonde am Ende seiner Reise, wo es das Rohr Wand berührt. Da die Sonde 2 mm im Durchmesser ist, befindet sich erste Geschwindigkeit in eine radiale Koordinate 1 mm von der Wand weg. Das heißt, bei einem radialen Position der mm (hier, mm).

Figure 2
Abbildung 2 . Experimentelle Einstellung. (A): Durchgang unter Studie fließen. (B): Handbuch durchqueren System für das Staurohr. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Tabelle 1. Grundparameter für experimentelle Studie. Par Ameter Wert

Parameter Wert
Fluss-Durchgang-Radius (R-o) 82,25 mm
Wandler #1 Kalibrierung Konstante (m_p1) 136.015944 Pa/V
Wandler #2 Kalibrierung Konstante (m_p2) 141.241584 N/V
Lokalen Atmosphärendruck 100,474.15 Pa
Lokale Temperatur 297.15 K
P_atm-P_2 311.01 Pa

2. Messungen

  1. Die Flow-Anlage einschalten.
  2. Notieren Sie die Lektüre der Druckaufnehmer #2 in Volt aus der digital-Multimeter.
  3. Geben Sie diesen Wert in der Tabelle 1 als und konvertieren Sie die Lesung von Volt in Pascals mit dem Faktor .
  4. Das Datenerfassungssystem verwenden, um das Lesen der aufzuzeichnen ().
  5. Geben Sie den Wert des in Tabelle 2.
  6. Verwenden Sie die traversierenden Regler, um die radiale Position das Staurohr gemäß den in Tabelle 2 vorgeschlagenen Wert ändern.
  7. Wiederholen Sie die Schritte 2.4 und 2.6 bis Tabelle 2 vollständig gefüllt ist.
  8. Ändern Sie die Durchflussmenge durch Variation des Systems Entlastung.
  9. Wiederholen Sie die Schritte 2,4 bis 2,8 für mindestens zehn verschiedene Durchflussmengen.
  10. Die Flow-Anlage ausschalten.

Figure
Abbildung 5 . Experimentelle Einstellung. Perforierte Platten zum Fluss mit der Entlastung des Fluss-Systems einschränken. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Tabelle 2. Repräsentative Ergebnisse. Geschwindigkeitsmessungen. f (mm) P-T - P2 (Pa) u (R) (m/s

r (mm) P T -P 2 (Pa) u (R) (m/s)
2.25 300.35 22.34
12.25 302.84 22.43
22,25 305.82 22.54
32.25 302.34 22.41
42.25 294.88 22.13
52.25 295.37 22.15 Uhr
62.25 292.88 22.06.
68.25 293.63 22.09
72.25 294.13 22.10.
75.25 299.60 22.31
77.25 293.13 22.07.
79.25 284.67 21,75
80,25 256.31 20.63
81.25 198.33 18.15 Uhr

(3) Datenanalyse.

  1. Bestimmen das Geschwindigkeitsprofil mit Druck Differenzwerte, P-T - P2, Tabelle 2. Geben Sie die Ergebnisse in Tabelle 2.
  2. Plot der Druck und die Geschwindigkeit Werte aus Tabelle 2 mit Radius,, als Abszissen (Abbildung 3).
  3. Das Integral in Gleichung (8) anhand der Geschwindigkeit und Radius Werte aus Tabelle 2 zu berechnen.
  4. Berechnen Sie den Abflussbeiwert für jede Durchflussmenge mittels Gleichung (8).
  5. Plot der Entlastung Koeffizienten mit als die Abszissen.
  6. Eine Funktion, um den Abflussbeiwert, einem Potenzgesetz passt eine gute Wahl.

Figure 3
Abbildung 3 . Repräsentative Ergebnisse. (A): Beispiel für die Messung des statischen Drucks entlang die radiale Koordinate der Strömungskanal. (B): Geschwindigkeitsverteilung ermittelt aus den Messwerten des statischen Drucks. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Erhaltung der Masse ist eine bekannte physikalische Prinzip, das zusammen mit dem Steuerelement Volumen Ansatz für das Engineering von vielen mechanischen Systemen verwendet wird. Kontrolle-Volumen-Analyse der Massenerhaltung eignet sich besonders, Durchflussmengen für hydraulische Großstrukturen wie Dämme, Kläranlagen oder Wasserleitungssysteme zu schätzen. Diese Methode wird in der Regel als ein erster Schritt, dem Ingenieur geben eine Vorstellung von den dominierenden Masse Austausch in einem System angewendet. Ein Auslassventil, z. B. durch das Gesicht des Dammes konstruiert wird routinemäßig verwendet, um den Fluss des Wassers zu kontrollieren. Da Masse erhalten bleibt, muss die net Massenstrom durch eine Bedienoberfläche und die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren das eingeschlossene Volumen ausgeglichen sein. Dieses Video wird Volumen Steuerungsmethode für Massenerhaltung eine glatte Kontraktion als ein Durchflussmesser kalibrieren gelten erläutern.

Allgemeine Grundsätze der Kontrolle Volume Methode zur Erhaltung der Impulssatz wurden in unserem vorherigen Video diskutiert. Hier zeigen wir diesen Ansatz für die Erhaltung der Masse. Betrachten Sie den Strömungskanal im Schaltplan, bestehend aus einem Radialventilator mit glatten Kontraktion bei der Einnahme. Wie ist die Kontrolle-Volumen-Analyse für die Erhaltung der Masse zu unserem System anzuwenden? Zunächst werfen wir eine imaginäre geschlossene Oberfläche, genannt Steuerfläche, um ein Steuerelement-Band mit einer Region des Flusses zu definieren. Als nächstes schreiben wir die allgemeine Gleichung für die Erhaltung der Masse. Der erste Term der Gleichung stellt die Änderungsgeschwindigkeit der Masse im Inneren der Lautstärke. Dieser Begriff ist Null in unserem Fall, weil die Strömung durch unsere Lautstärke stetig ist. Da die Lautstärke auf das Kontraktion verbunden ist, wird der zweite Term der Gleichung vereinfacht. Dies ist der net Fluss der Masse durch die Steuerfläche. Für unser System die Masse fließt in das Steuervolumen durch Anschluss einer und verlässt das Volumen über Port zwei. Unter der Annahme einer konstanten Flüssigkeitsdichte entlang der Kontraktion und das Skalarprodukt zwischen der Fluidgeschwindigkeit und Bereich Einheitsvektor zu lösen, wird die Gleichung weiter vereinfacht. Da Masse konserviert wird, entspricht der Massenstrom über beide Ports. Als nächstes wissen der Massenstrom und Volumenstrom über einen bestimmten Port, die mittlere Geschwindigkeit für den Port erhalten. Für reibungsfreie Flüssigkeiten ist die Geschwindigkeit am Hafen zwei konstant über den Abschnitt des Hafens. Diese Geschwindigkeit kann mit Hilfe der Bernoulli Gleichung entlang der zentralen Streamline berechnet werden. Benötigen Sie die Bernoulli Gleichung zu überprüfen, können Sie Sie in vorherigen Video beobachten. Der Flüssigkeitsdruck im Hafen einer ist der atmosphärische Druck. Auch davon auszugehen, dass der Fluidgeschwindigkeit im Hafen eine Null ist, da es nahe genug, um die externe, ruhenden Umgebung ist. Dann ist die Geschwindigkeit am Anschluss zwei für eine reibungsfreie Flüssigkeit durch diese Formel gegeben. Das Geschwindigkeitsprofil ist Grundstimmung. In der Realität aufgrund des Wachstums der Grenzschicht strömt eine Flüssigkeit in der Nähe eine feste Wand übernimmt die Flüssigkeit in Kontakt mit der Grenze die Geschwindigkeit der Wand. Mit zunehmendem Abstand von der Wand die Strömungsgeschwindigkeit erholt sich allmählich bis zum Erreichen der Geschwindigkeit des freien Streams. Diese Region der Änderung der Geschwindigkeit in der Nähe einer Wand wird die Grenzschicht genannt und findet wegen der Aktion der Viskosität. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, ist die ideale Schätzung mit experimentellen Messungen mit den Abflussbeiwert verglichen. Für ein kreisförmiger Anschluss, wie in unserem Beispiel verwendet kann dieser Koeffizient berechnet werden, wüssten wir das Profil der Radialgeschwindigkeit über den Strömungskanal. Das Geschwindigkeitsprofil kann mit einem Pitot-Statik-Sonde gemessen werden. Wenn Sie das Prinzip einer Pitot-Statik-Sonde überprüfen müssen, können Sie unsere vorherigen Video ansehen. Ein Staurohr bringt den Fluss zum Stillstand, Fernerkundung den Gesamtdruck, die an jedem beliebigen Punkt innerhalb der Flüssigkeit zwei Komponenten hat: eine statische Komponente und eine dynamische Komponente. Die statische Sonde an der Wand erkennt nur der statische Druck. Anwendung der Bernoulli Gleichung im Hafen zwei, die Geschwindigkeit an einer bestimmten Position kann R, innerhalb des Rohres ermittelt werden. Das Geschwindigkeitsprofil erhält man durch durchqueren das Staurohr entlang die radiale Koordinate des Rohres und durch die Messung mit der Drucksensor, der Druckdifferenz. Schließlich kann die Durchflussmenge über Port zwei bestimmt werden, dass mit Hilfe der Abflussbeiwert zusammen mit der Passage Querschnittsfläche und der Druckdifferenz gemessen mit einem zweiten Wandler. Nun, Sie verstehen, wie man Volumen Steuerungsmethode für Massenerhaltung verwenden, um ein Flow-System zu analysieren, wenden Sie diese Methode, ein Strömungskanal zu kalibrieren und den Abflussbeiwert bestimmen.

Bevor Sie das Experiment beginnen, machen Sie sich vertraut mit dem Layout des Labors und die Ausrüstung im Inneren der Anlage. Stellen Sie zunächst sicher, dass gibt es keine Strömung innerhalb der Anlage durch Überprüfung des Hauptschalters. Dann überprüfen Sie, dass der Jet Deckel abgedeckt wird. Nun zunächst das Datenerfassungssystem Einrichtung unter dem Diagramm beschrieben im Abschnitt "Grundsätze". Verbinden Sie den positiven Port des ersten Druckaufnehmer zu überquerenden Staurohr. Der negative Anschluss der Wandler an die statische Sonde der Einnahme Passage anschließen. Daher geben Ihnen direkt die Druckdifferenz PT - P2 die Lektüre dieser Druckaufnehmer. Notieren Sie den Schallkopf Umstellung von Volt auf Pascals. Als nächstes verbinden Sie den positiven Port von der zweiten Drucksensor mit Staurohr mit einem T-Verbindung. Die Atmosphäre überlassen Sie der negative Anschluss der Wandler Open. Die Lektüre dieser Druckaufnehmer wird Ihnen die Druckdifferenz. Notieren Sie den Schallkopf Umrechnungsfaktor von Volt, Pascal. Messen Sie den Fluss Durchgang Radius mit einem Lineal. Auch die Datenerhebung für den Luftdruck und die Temperatur bei Ihnen vor Ort von der National Weather Service-Website. Zeichnen Sie diese Werte in einer Parametertabelle zusammen mit den Werten für die Umrechnungsfaktoren für die zwei Druckaufnehmer. Nun soll das Datenerfassungssystem Probe mit einer Rate von 100 Hertz, für eine Gesamtmenge von 500 Proben um fünf Sekunden an Daten zu erhalten. Sicherstellen Sie, dass der Kanal Null in das Datenerfassungssystem der ersten Drucksensor entspricht. Geben Sie dann den Umrechnungsfaktor im System, die Werte direkt in Pascal zu haben. Nun geben Sie den Umrechnungsfaktor für die zweite Druckaufnehmer, und sicherzustellen Sie, dass diese Druckaufnehmer Kanal 1 in das Datenerfassungssystem entspricht. Festlegen der Pitot-Sonde am Ende seiner Reise, wo es das Rohr Wand berührt. Da die Sonde zwei Millimeter im Durchmesser ist, erfolgt die erste Messung an einer radialen Koordinate einen Millimeter von der Wand weg.

Nachdem das Datenerfassungssystem eingerichtet ist, aktivieren Sie die Fluss-Anlage. Jetzt sind Sie bereit, um die Datenerfassung zu starten. Aufzeichnung der Lesung der zweiten Drucksensor mit einem digitalen Multimeter. Konvertieren Sie dieser Wert von Volt-Einheiten mit der Umrechnungsfaktor Druck auf, und zeichnen Sie es in der Parametertabelle. Verwenden Sie für die aktuelle Position des Staurohr das Datenerfassungssystem um die Druckdifferenz von der ersten Wandler gegeben aufzuzeichnen. Notieren Sie diesen Wert in der Ergebnistabelle. Ändern der radialen Position mit dem traversierende Drehknopf Staurohr. Messen Sie die Druckdifferenz an dieser Position innerhalb der Strömungskanal mit dem Datenerfassungssystem. Wiederholen Sie diesen Schritt für Unterschied radialen Positionen in den Strömungskanal, und notieren Sie die Messwerte in der Ergebnistabelle. Als nächstes ändern Sie die Fließgeschwindigkeit in den Durchgang durch Variation des Systems Entlastung. Zu diesem Zweck werden Platten mit Perforationen mit unterschiedlichen Durchmessern mit der Entlastung des Systems beschränkt den Fluss auf verschiedenen Ebenen platziert. Messung der Druckdifferenz für radiale Positionen innerhalb der Strömungskanal, und wiederholen Sie diesen Schritt für mindestens zehn verschiedene Werte der Durchflussmenge. Am Ende des Experiments denken Sie daran, die Flow-Anlage ausschalten.

In jeder Position, R, der das Staurohr über den Durchmesser der Strömungskanal haben Sie eine Messung der Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck. Berechnen Sie für jeden Datenpunkt die Strömungsgeschwindigkeit zu, und geben Sie ihren Wert in der Ergebnistabelle. Wiederholen Sie für alle Datenpunkte in der Tabelle, und zeichnen Sie dann das Geschwindigkeitsprofil in das Rohr. Berechnen Sie jetzt den Abflussbeiwert. Dazu müssen Sie zuerst das Produkt zwischen Geschwindigkeit und Radius in Funktion des Radius zeichnen. Da die Geschwindigkeitsmessungen an diskreten Stellen durchgeführt werden, muss das Integral in der Formel für den Abflussbeiwert numerisch mit beispielsweise die trapezförmige Regel gelöst werden. Als Nächstes berechnen Sie den Abflussbeiwert mit dem Wert des Integrals zusammen mit den Werten, aufgezeichnet in der Parametertabelle für die Flüssigkeitsdichte, den Durchgang Radius und der gemessenen Unterschied zwischen dem atmosphärischen Druck und der statische Druck an Port 2. Wiederholen Sie diese Berechnungen für jeden Satz von Daten, die jeder experimentellen Wert der Durchflussmenge in der Passage. Nun, werfen Sie einen Blick auf Ihre Ergebnisse.

Ein Streudiagramm der Entlastung Koeffizienten für verschiedene Durchflussmengen im Vergleich zu den Werten der Quadratwurzel von eins minus das Druckverhältnis zu machen. Passt eine Potenzgesetz-Funktion, um das Streudiagramm, und eine allgemeine Beziehung zwischen der Abflussbeiwert und das Verhältnis zwischen der saugseitigen an der Strömungskanal und der lokale Luftdruck bestimmen. Als Nächstes ersetzen Sie diese Beziehung in die Gleichung für die Durchflussmenge. Hier kann die Dichte für Komfort in Bezug auf atmosphärischen Druck und Absolute Temperatur mit dem idealen Gas-Gesetz ausgedrückt werden. Dieser Ausdruck des Durchflusses war, so entwickelt, um ihre Gültigkeit unter Änderungen in lokalen atmosphärischen Bedingungen, Durchgang Größe und Einheitensystem zu halten. Zusammenfassend lässt sich sagen um eine Stelle als ein Durchflussmesser kalibrieren ist es notwendig, eine Beziehung zwischen der Fließgeschwindigkeit und eine einfache Maßnahme Variable z. B. Druckdifferenz.

Volume Steuerungsmethode für Massenerhaltung hat eine breite Palette von Anwendungen auf dem Gebiet des Maschinenbaus. Ein Venturirohr ist ein Gerät in beengten fließt zur Durchflussmenge basierend auf Druckänderungen zwischen zwei verschiedenen Abschnitten der Passage herangezogen. In diesem Video vorgestellte Methode kann zur Grenzschicht Effekte im Inneren des Venturi-Rohres korrigieren, und das Gerät Abflussbeiwert bestimmen. Kontrolle-Volumen-Analyse für Massenerhaltung lässt sich die Durchflussmenge für hydraulische Großanlagen zu bewerten, durch den Vergleich der Tiefe des Flusses, vor und nach der Strömung Einschränkungen.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Steuerung-Volumen-Analyse für die Erhaltung der Masse beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen, wie man diese Methode zur Messung der Durchflussmenge über einen Strömungskanal und bestimmen den Abflussbeiwert des Systems anwenden. Danke fürs Zuschauen.

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