مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

تعیین آزمایشی تلفات در لوله های با قطر کوچک

تعیین آزمایشی تلفات در لوله های با قطر کوچک:

مقدمه : ریکی از عمومی ترین مسائل در مکانیک سیالات تخمین افت فشار است.

بنابراین هدف از این آزمایش بررسی افت فشار در اجزا مختلف یک سیستم لوله کشی می باشد.

شرح دستگاه : دستگاه مورد استفاده در این آزمایش شامل دو مدار کاملاً مجزا هیدرولیکی است که یکی به رنگ آبی روشن و دیگری به رنگ آبی تیره قابل مشاهده است که هرکدام از تعدادی اجزا سیستم لوله کشی تشکیل شده اند. دستگاه به یک میز هیدرولیکی وصل شده است.

ورودی جریان بطور مستقیم از میز به هر دو سیستم وارد شده که با قرار دادن دو شیر فلکه در انتهای هر مسیر می توان شدت جریان با باز و بسته کردن فلکه ها کاملاً قابل کنترل است.

اجزا هریک از مدارها بصورت زیر می باشند:

      1.         شیر فلکه کشوئی

      2.        

مدار آبی تیره

 
 
خم زانوئی استاندارد

      3.         خم تیز 90 درجه

      4.         لوله صاف

      5.         شیر فلکه بشقابی

      6.         افزایش ناگهانی سطح مقطع

      7.        

مدار آبی روشن
 
کاهش ناگهانی سطح مقطع

      8.         خم 90 درجه با شعاع 150 میلیمتر

      9.         خم 90 درجه با شعاع 100 میلیمتر

    10.      خم 90 درجه با شعاع 50 میلیمتر

در تمامی موارد (بجز شیر فلکه بشقابی و کشوئی) تغییر فشار در طول هر یک از اجزا بوسیله یک جفت لوله فشار سنج تحت فشار اندازه گیری می شود.

در مورد شیرهای اندازه گیری فشار بوسیله لوله U شکل شال جیوه اندازه گیری می شود. (به علت اختلاف فشار زیاد دو سر شیر).

 

شرح آزمایش  : همانطور که قبلاً گفته شد دستگاه دارای دو مدار کاملاً مجزا است و در مرحله اول یکی از مدارها را با بستن شیر فلکه خروجی آن کاملاً از مدار خارج می کنیم.

ابتدا پمپ را روشن کرده و شیر آب روی میز هیدرولیکی را تا آخر باز می کنیم و شیر فلکه بشقابی را کاملاً می بندیم و شیر فلکه کشوئی را کاملاً باز می کنیم. مشاهده می شود که آب در مدار آبی روشن جریان پیدا نمی کند و اختلاف فشار دوسر همه اجزا آن صفر است. ابتدا دبی دستگاه را به وسیله میز هیدرولیکی اندازه می گیریم ( با بالا گرفتن دسته دستگاه آب داخل مخزن دستگاه را خالی می کنیم و پس از خالی شدن آب بر اثر وزن طرف دیگر مخزن داخل دستگاه بالا می رود و سوپاپ داخل دستگاه بسته می شود پس از آن اهرم دستگاه را می بندیم و پس از برخورد دسته با اهرم یک وزنه 2 کیلویی بر روی دسته می گذاریم چون نسبت طول بازو دو طرف دسته 1 ب 3 است پس از پر شدن مخزن به میزان 6 کیلوگرم دوباره دو طرف هموزن شده و دسته دوباره به بازو برخورد میکند حال با تقسیم 6 بر زمان بین برخورد اولیه و ثانویه دبی دستگاه بر حسب لیتر بر ثانیه بدست می آید) و سپس اهرم را زیر بازو ترازو قرار می دهیم تا آب خروجی مخزن با آب ورودی آن برابر شود و باعث تغییر در دبی جریان نشود.

سپس مانومتر های 1 تا 6 و مانومترهای جیوه ای دوسر شیر فلکه کشوئی را می خوانیم و در جدول یک قرار می دهیم و سپس شیر فلکه را کمی می بندیم تا دبی عبوری از دستگاه کاهش یابد و عملیات فوق را مجدداً انجام می دهیم این عمل را در 8 مرحله انجام می دهیم و پس از آن شیر فلکه کشوئی را می بندیم و شیر فلکه بشقابی را باز می کنیم مشاهده می شود که آب در مدار آبی روشن جریان می یابد مانومتر های 7 تا 16 و مانومترهای دو سر شیر بشقابی را می خوانیم و انها را در جدول 2 قرار می دهیم در این حالت نیز با بستن تدریجی فلکه در 8 مرحله با دبی های مختلف افت فشارهای مختلف را بدست می آوریم.

افت لوله صاف : هدف از این آزمایش بدست آوردن روابط زیر است

        ·افت ارتفاع تابعی از آهنگ جریان حجمی است.

        ·ضریب اصطکاک تابعی از عدد رینولدز است.

ابتدا با رسم نمودار hL و Q بصورت لگاریتمی ( نمودار 1 ) رابطه بین کاهش ارتفاع – آهنگ جریان حجمی بدست می آید. نمودار نشان می دهد hL=KQn می باشد که با توجه به نمودار 1 این مقدار 64/1 بدست می آید. مقدار کم این عدد نسبت به مقدار مورد قبول برای جریانهای آشفته 75/1 تا 00/2 بعلت هموار بودن لوله و کوچک بودن عدد رینولدز در مقایسته با دیگر حالات بدست آمده است.

همچنین میتوانیم نمودار بین عدد رینولدز(Re) و ضریب اصطکاک (f) را رسم کنیم ( نمودار 2 ).






 

υ
 

 

 

 

 


همچنین ضریب اصطکاک را می توان بوسیله معادل بلازیوس نیز بدست آورد:f=0.0785/Re¼

افزایش ناگهانی سطح مقطع : هدف از این آزمایش مقایسه افزایش ارتفاع در طول افزایش مقطع ناگهانی با افزایش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض های :

        ·بدون افت ارتفاع

        ·با افت ارتفاعی معادل hL=(V1-V2)2/2g

سپس نمودار تغییر ارتفاع بدست آمده نسبت به تغییر ارتفاع محاسبه شده را رسم می کنیم  (نمودار شماره 3) – در سه حالت با افت بدست آمده ، بدون افت و با افت معادل (V1-V2)2/2g.

از روی نمودار مشاهده می شود که با در نظر گرفتن افتی معادل (V1-V2)2/2g ، نمودار افت بدست آمده بسیار نزدیک به افت واقعی محاسبه شده به ما می دهد.

همچنین میتوانیم نمودار افت فشار بر حسب دبی را در این سه حالت رسم کنیم (نمودار شماره 4).

 

کاهش ناگهانی سطح مقطع : در این آزمایش نیز همانند آزمایش قبل هدف از انجام آزمایش مقایسه افزایش ارتفاع در طول کاهش مقطع ناگهانی با افزایش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض های :

        ·بدون افت ارتفاع

        ·با افت ارتفاعی معادل hL=K. V2/2g

می باشد

با رسم نمودار های با در نظر گرفتن افتی معادل hL=K. V2/2g، بدون در نظر گرفتن افت و نمودار افت تجربی بر حسب افت تجربی مشاهده می شود که اینبار نمودار افت تجربی دارای کمترین شیب می باشد و افت در نظر گرفته تغریب مناسبی از افت واقعی را به ما می دهد (نمودارهای 5 و 6).

افت در خم ها و زانویی ها : در این آزمایش هدف اندازه گیری ضریب افت زانویی هاست. افت خوانده شده پیزومتر ئو سر زانویی نشانگر افت زانویی و افت اصطکاکی طولی لوله است که برای پیدا کردن افت اصطکاکی از رابطه ای که در لوله صاف بدست آورده بودیم یعنی hL=211749Q1.6362 استفاده می کنیم و با کم کردن افت اصطکاکی از افت کل، افت زانویی بدست می آید. و از رابطه h=K.V2/2g می توان ضریب افت زانویی را بدست آورد.

سپس نمودار ضریب افت را نسبت به دبی (نمودارهای 7 و 8) رسم می کنیم.

افت در شیر فلکه ها : هدف از این آزمایش بدست آوردن رابطه ای میان ضریب افت و آهنگ جریان حجمی برای شیر بشقابی و شیر کشویی است.

و طبق رابطه hL=KV2/2g مقدار K را بدست می آوریم و نمودار آن را بر حسب دبی حجمی عبوری رسم می کنیم (نمودار های 9 و 10).

 

تعیین آزمایشی تلفات در لوله های
چهارشنبه 27 خرداد 1394 ساعت 18:00
0 نظر

تعیین آزمایشی تلفات در لوله های با قطر کوچک

 تعیین آزمایشی تلفات در لوله های با قطر کوچک

 

مقدمه : یکی از عمومی ترین مسائل در مکانیک سیالات تخمین افت فشار است.

بنابراین هدف از این آزمایش بررسی افت فشار در اجزا مختلف یک سیستم لوله کشی می باشد.

 

شرح دستگاه : دستگاه مورد استفاده در این آزمایش شامل دو مدار کاملاً مجزا هیدرولیکی است که یکی به رنگ آبی روشن و دیگری به رنگ آبی تیره قابل مشاهده است که هرکدام از تعدادی اجزا سیستم لوله کشی تشکیل شده اند. دستگاه به یک میز هیدرولیکی وصل شده است.

ورودی جریان بطور مستقیم از میز به هر دو سیستم وارد شده که با قرار دادن دو شیر فلکه در انتهای هر مسیر می توان شدت جریان با باز و بسته کردن فلکه ها کاملاً قابل کنترل است.

اجزا هریک از مدارها بصورت زیر می باشند:

       1.         شیر فلکه کشوئی

       2.        مدار آبی تیره

 
 
خم زانوئی استاندارد

       3.         خم تیز 90 درجه

       4.         لوله صاف

       5.         شیر فلکه بشقابی

       6.         افزایش ناگهانی سطح مقطع

       7.        مدار آبی روشن
 
کاهش ناگهانی سطح مقطع

       8.         خم 90 درجه با شعاع 150 میلیمتر

       9.         خم 90 درجه با شعاع 100 میلیمتر

     10.       خم 90 درجه با شعاع 50 میلیمتر

در تمامی موارد (بجز شیر فلکه بشقابی و کشوئی) تغییر فشار در طول هر یک از اجزا بوسیله یک جفت لوله فشار سنج تحت فشار اندازه گیری می شود.

در مورد شیرهای اندازه گیری فشار بوسیله لوله U شکل شال جیوه اندازه گیری می شود. (به علت اختلاف فشار زیاد دو سر شیر).

 

شرح آزمایش  :

 همانطور که قبلاً گفته شد دستگاه دارای دو مدار کاملاً مجزا است و در مرحله اول یکی از مدارها را با بستن شیر فلکه خروجی آن کاملاً از مدار خارج می کنیم.

ابتدا پمپ را روشن کرده و شیر آب روی میز هیدرولیکی را تا آخر باز می کنیم و شیر فلکه بشقابی را کاملاً می بندیم و شیر فلکه کشوئی را کاملاً باز می کنیم. مشاهده می شود که آب در مدار آبی روشن جریان پیدا نمی کند و اختلاف فشار دوسر همه اجزا آن صفر است. ابتدا دبی دستگاه را به وسیله میز هیدرولیکی اندازه می گیریم ( با بالا گرفتن دسته دستگاه آب داخل مخزن دستگاه را خالی می کنیم و پس از خالی شدن آب بر اثر وزن طرف دیگر مخزن داخل دستگاه بالا می رود و سوپاپ داخل دستگاه بسته می شود پس از آن اهرم دستگاه را می بندیم و پس از برخورد دسته با اهرم یک وزنه 2 کیلویی بر روی دسته می گذاریم چون نسبت طول بازو دو طرف دسته 1 به 3 است پس از پر شدن مخزن به میزان 6 کیلوگرم دوباره دو طرف هموزن شده و دسته دوباره به بازو برخورد میکند حال با تقسیم 6 بر زمان بین برخورد اولیه و ثانویه دبی دستگاه بر حسب لیتر بر ثانیه بدست می آید) و سپس اهرم را زیر بازو ترازو قرار می دهیم تا آب خروجی مخزن با آب ورودی آن برابر شود و باعث تغییر در دبی جریان نشود.

سپس مانومتر های 1 تا 6 و مانومترهای جیوه ای دوسر شیر فلکه کشوئی را می خوانیم و در جدول یک قرار می دهیم و سپس شیر فلکه را کمی می بندیم تا دبی عبوری از دستگاه کاهش یابد و عملیات فوق را مجدداً انجام می دهیم این عمل را در 8 مرحله انجام می دهیم و پس از آن شیر فلکه کشوئی را می بندیم و شیر فلکه بشقابی را باز می کنیم مشاهده می شود که آب در مدار آبی روشن جریان می یابد مانومتر های 7 تا 16 و مانومترهای دو سر شیر بشقابی را می خوانیم و آنها را در جدول 2 قرار می دهیم در این حالت نیز با بستن تدریجی فلکه در 8 مرحله با دبی های مختلف افت فشارهای مختلف را بدست می آوریم.

جدول محاسبات برای مدار آبی تیره

U_Tube (cm) Hg

Piezometer Tube Readings (cm) Water

Time to Collect x Kg of Water (s)

Test

Number

 

Gate Valve

5                     6

3                    4

1                   2

Time (s)

Weight (Kg)

302

312

775

1169

650

882

360

725

26.53

6

1

279

335

814

1160

674

878

412

728

27.86

6

2

260

355

848

1151

692

873

454

730

30.10

6

3

233

380

895

1143

718

865

550

731

33.86

6

4

212

399

930

1134

738

861

467

733

37.29

6

5

184

426

976

1112

736

854

599

730

45.86

6

6

158

453

1012

1109

791

847

644

729

58.81

6

7

145

465

1057

1099

811

842

691

729

1.31.81

6

8

120

 

 

496

1088

1095

838

841

736

725

5.42.3

6

9

U_Tube (cm) Hg

Piezometer Tube Readings (cm) Water

Time to Collect x Kg of Water (s)

Test

Number

 

Gate Valve

15      16

13       14

11        12

9        10

7          8

Time (s)

Weight (Kg)

389

425

469

756

335

680

386

658

469

706

720

675

24.61

6

1

364

450

510

746

392

671

431

658

510

704

715

678

27.29

6

2

339

475

541

739

435

673

469

652

543

703

712

682

30.36

6

3

314

500

573

730

480

667

505

656

575

700

709

685

34.28

6

4

287

525

605

721

525

660

543

653

608

699

705

688

42.18

6

5

262

550

635

712

564

554

576

650

638

698

702

691

51.61

6

6

233

575

668

703

609

647

614

647

673

698

700

695

1.21.59

6

7

























 

 

 

افت لوله صاف :

هدف از این آزمایش بدست آوردن روابط زیر است

        ·افت ارتفاع تابعی از آهنگ جریان حجمی است.

        ·ضریب اصطکاک تابعی از عدد رینولدز است.

ابتدا با رسم نمودار hL و Q بصورت لگاریتمی ( نمودار 1 ) رابطه بین کاهش ارتفاع – آهنگ جریان حجمی بدست می آید. نمودار نشان می دهد hL=KQn می باشد.. مقدار کم این عدد نسبت به مقدار مورد قبول برای جریانهای آشفته 75/1 تا 00/2 بعلت هموار بودن لوله و کوچک بودن عدد رینولدز در مقایسته با دیگر حالات بدست آمده است.

همچنین میتوانیم نمودار بین عدد رینولدز(Re) و ضریب اصطکاک (f) را رسم کنیم.

 

υ
 

 

 

همچنین ضریب اصطکاک را می توان بوسیله معادل بلازیوس نیز بدست آورد:f=0.0785/Re¼

 

 

 

ضریب اصطکاک و عدد رینولدز در لوله صاف ( مدار آبی تیره )

f

hl

Re

Q x   

No Test

6.978

232

2.361

2.262

1

6.766

204

2.248

2.154

2

7.013

181

2.08

1.993

99

3

7.132

147

1.859

1.781

4

7.311

123

1.6793

1.0619

5

7.915

88

1.365

1.308

6

8.283

56

1.0646

1.02

7

11

31

0.682

0.6235

8

15

3

0.183

0.1753

9

 

 

 


 

 

 

افزایش ناگهانی سطح مقطع :

هدف از این آزمایش مقایسه افزایش ارتفاع در طول افزایش مقطع ناگهانی با افزایش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض های :

        ·بدون افت ارتفاع

        ·با افت ارتفاعی معادل hL=(V1-V2)2/2g

سپس نمودار تغییر ارتفاع بدست آمده نسبت به تغییر ارتفاع محاسبه شده را رسم می کنیم– در سه حالت با افت بدست آمده ، بدون افت و با افت معادل (V1-V2)2/2g.

از روی نمودار مشاهده می شود که با در نظر گرفتن افتی معادل (V1-V2)2/2g ، نمودار افت بدست آمده بسیار نزدیک به افت واقعی محاسبه شده به ما می دهد.

همچنین میتوانیم نمودار افت فشار بر حسب دبی را در این سه حالت رسم.

 

افزایش ارتفاع  محاسبه شده بدون افت ( ) متر

افزایش ارتفاع محاسبه شده با افت() متر

متر محاسبه شده توسط رابطه *

افزایش ارتفاع اندازه گیری شده متر

 

 

افت اندازه گیری شده متر

Test

No

133

56

77

88

0.425

1.678

45

1

108

46

62

71

0.408

1.514

37

2

87

37

50

57

0.367

1.36

30

3

69

29

40

45

0.326

1.208

24

4

45

19

26

28

0.264

0.979

17

5

30

13

17

19

0.216

0.801

11

6

 

 


 

 

 

کاهش ناگهانی سطح مقطع :

 در این آزمایش نیز همانند آزمایش قبل هدف از انجام آزمایش مقایسه افزایش ارتفاع در طول کاهش مقطع ناگهانی با افزایش ارتفاع محاسبه شده با استفاده از فرض های :

        ·بدون افت ارتفاع

        ·با افت ارتفاعی معادل hL=K. V2/2g

می باشد

با رسم نمودار های با در نظر گرفتن افتی معادل hL=K. V2/2g، بدون در نظر گرفتن افت و نمودار افت تجربی بر حسب افت تجربی مشاهده می شود که اینبار نمودار افت تجربی دارای کمترین شیب می باشد و افت در نظر گرفته تغریب مناسبی از افت واقعی را به ما می دهد.

 

1.0

0.8

0.6

0.4

0.3

0.2

0.1

0

0

0.06

0.18

0.30

0.36

0.41

0.46

0.5

K

 

کاهش ارتفاع  محاسبه شده بدون افت ( ) متر

کاهش ارتفاع محاسبه شده با افت() متر

متر محاسبه شده توسط رابطه *

کاهش ارتفاع اندازه گیری شده متر

 

افت اندازه گیری شده متر

Test

No

133

187

54

370

1.978

237

1

108

152

44

302

1.514

194

2

87

122

35

247

1.36

160

3

69

97

28

194

1.208

125

4

45

63

18

136

0.979

91

5

30

42

12

90

0.801

60

6

 

 

 

 


 

 

افت در خم ها و زانویی ها :

در این آزمایش هدف اندازه گیری ضریب افت زانویی هاست. افت خوانده شده پیزومتر ئو سر زانویی نشانگر افت زانویی و افت اصطکاکی طولی لوله است که برای پیدا کردن افت اصطکاکی از رابطه ای که در لوله صاف بدست آورده بودیم یعنی hL=211749Q1.6362 استفاده می کنیم و با کم کردن افت اصطکاکی از افت کل، افت زانویی بدست می آید. و از رابطه h=K.V2/2g می توان ضریب افت زانویی را بدست آورد.

سپس نمودار ضریب افت را نسبت به دبی رسم می کنیم.


 

زانوها _ آبی تیره

Test

Number

زانوی تیز

زانوی استاندارد

زانوی تیز

زانوی استاندارد

زانوی تیز

زانوی استاندارد

زانوی تیز

زانوی استاندارد

1.31

1.07

3.18

2.94

162

133

394

365

232

1.56

1

1.27

1.00

3.10

2.83

142

112

346

316

204

1.48

2

1.27

0.99

3.17

2.88

122

95

303

276

181

1.37

3

1.31

0.44

3.21

2.35

101

34

248

181

147

1.23

4

1.29

1.00

3.25

2.96

81

63

204

186

123

1.11

5

0.12

1.04

3.46

3.17

5

43

143

131

88

0.9

6

1.64

1.16

3.88

3.40

41

29

97

85

56

0.7

7

1.11

0.71

4.25

3.85

11

7

42

38

31

0.44

8

5.45

8.17

9.53

12.26

4

6

7

9

3

0.12

9

 

خم ها _ آبی روشن

 

خم 150

خم 100

خم 50

Test

Number

0.742

1.89

272

0.828

2.40

345

0.914

2.00

287

1.68

2.44

1

0.742

1.94

227

0.828

2.39

279

0.914

2.02

236

1.51

2.2

2

0.742

1.93

183

0.828

2.51

238

0.914

2.09

198

1.36

1.98

3

0.742

2.03

151

0.828

2.51

187

0.914

2.11

157

1.21

1.755

4

0.742

2.25

110

0.828

2.76

135

0.914

2.38

116

0.98

1.422

5

0.742

2.27

74

0.828

2.76

90

0.914

2.36

77

0.80

1.163

6

0.742

0.03

33

0.828

0.03

38

0.914

0.03

35

5.06

7.35

7

 

زانوی تیز

زانوی استاندارد

خم 150

خم 100

خم 50

Test No

KB

KL

KB

KL

KB

KL

KB

KL

KB

KL

1.31

3.18

1.07

2.94

0.41

1.89

0.74

2.40

0.17

2.00

1

1.27

3.10

1.00

2.83

0.47

1.94

0.74

2.39

0.20

2.02

2

1.27

3.17

0.99

2.88

0.46

1.93

0.87

2.51

0.27

2.09

3

1.31

3.21

0.44

2.35

0.54

2.03

0.85

2.51

0.28

2.11

4

1.29

3.25

1.00

2.96

0.76

2.25

1.1

2.76

0.54

2.38

5

0.12

3.46

1.04

3.17

0.78

2.27

1.1

2.76

0.53

2.36

6

1.64

3.88

1.16

3.40

1.04

 

1.25

 

0.85

 

7

1.11

4.25

0.71

3.85

 

 

 

 

 

 

8

1.17

3.44

0.93

3.05

0.64

1.54

0.95

1.92

0.41

1.62

Average(K)

 

 

 

 

افت در شیر فلکه ها :

هدف از این آزمایش بدست آوردن رابطه ای میان ضریب افت و آهنگ جریان حجمی برای شیر بشقابی و شیر کشویی است.

و طبق رابطه hL=KV2/2g مقدار K را بدست می آوریم و نمودار آن را بر حسب دبی حجمی عبوری رسم می کنیم.

 

Gate valve

Globe valve

Test

No

K

درصد باز بودن

K

درصد باز بودن

1.10

100%

2.262

32.60

100%

2.44

1

6.82

95%

2.154

32.64

90%

2.2

2

13.50

88%

1.993

34.32

81%

1.98

3

25.92

79%

1.781

34.07

72%

1.755

4

40.48

47%

1.0619

37.49

58%

1.422

5

79.60

58%

1.308

37.51

48%

1.163

6

160.58

45%

1.02

 

 

 

7

440.86

28%

0.6235

 

 

 

8

6964.44

8%

0.1753

 

 

 

9

 

 


 

 

 

تعیین آزمایشی تلفات در لوله های
یکشنبه 24 خرداد 1394 ساعت 13:10
0 نظر