Venturi Borusu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 307 – AKIŞKANLAR MEKANİĞİ–1 DENEY - 3 BERNOULLI VE SÜREKLİLİK DENKLEMLERİ GİRİŞ Bir akım çizgisi boyunca daimi, sürtünmesiz, sıkıştırılamaz akış için Bernoulli denklemi aşağıdaki gibidir. Bernoulli denklemi sürtünmesiz akışlarda, hız ve basınç arasındaki ilişkiyi verir. p1

ρ

2

2

w1 p w = 2 + 2 = sabit 2 ρ 2

+

2. Durum, A2

1. Durum, A1

Sürtünmeyi gözönüne alırsak ve statik basınçları statik basma yüksekliklerine çevirirsek; 2

2

w w h1 + 1 = h2 + 2 + hv 2g 2g p1 : A1 kesit alanındaki basınç değeri (kg/m.s2) p2: A2 kesit alanındaki basınç değeri (kg/m.s2) h1 : A1 kesit alanındaki basma yüksekliği (m) h2: A2 kesit alanındaki basma yüksekliği (m) w2: A2 kesit alanındaki hız değeri (m/s) w1: A1 kesit alanındaki hız değeri (m/s) ρ: Suyun özkütlesi (kg/m3), sıkıştırılamaz akışkanlar için sabittir. hv: Basma yüksekliği kaybı (m) Kütlesel debi, pompa hızını değiştirmezsek sistemimiz kapalı olduğu için sabittir. .

.

m1 = m 2 .

m = Qρ Q1 ρ = Q2 ρ Q1 = Q2 .

Q = A× w

Ventüri Tüp Boyunca Basınç Ölçüm Noktaları için Çaplar ve Alanlar

Di (mm)

i 1 2 3 4 5 6

28,40 22,50 14,00 17,20 24,20 28,40

Q: Hacimsel debi (m3/s)

A1 w1 = A2 w2 = Q = sabit

1

2

-4

A (m *10 ) 6,33 3,97 1,54 2,32 4,60 6,33

DENEY DÜZENEĞİ

1- Montaj paneli. 2- Toplam basıncı ölçmek için boru tipi basınç ölçer. 3- Boşaltma borusu. 4- Boşaltma vanası. 5- 6 ölçüm noktalı venturi tüp. 6- Sıkıştırma salmastrası. 7- Toplam basıncı ölçme mili (yatay hareket edebilir). 8- Su kaynağına hortum bağlantısı. 9- Su giriş vanası. 10- 6 adet, ventüri tüp boyunca statik basıncı ölçmek için boru tipi manometre. Ventüri tüp üzerinde bulunan 6 noktadan boru tipi manometreler yardımıyla statik basınç ölçümü yapılabilir. Şekilde 7 numara ile gösterilen milin uç kısmı istenilen noktaya kaydırılarak o noktadaki toplam basınç ölçülebilir. DENEYİN AMACI Akış hızının toplam basınç kullanılarak ölçülmesi, Bernoulli ve süreklilik denklemlerinin doğrulanması. DENEY PROSEDÜRÜ Deney düzeneğini hidrolik tezgahın üzerine yerleştiriniz. Hidrolik tezgah ve deney düzeneği arasındaki hortum bağlantısını yapınız. Toplam basınç milinin salmastrasını mil serbest hareket edebilecek şekilde sıkınız. Su giriş ve boşaltma vanalarını açınız. Toplam basınç ölçerinin boşaltma vanasını kapatınız. Pompayı çalıştırınız ve hidrolik tezgahın giriş vanasını yavaş bir şekilde açınız. Boru tipi basınç ölçerler üzerindeki havalandırma vanalarını 2

açınız ve boşaltma vanasını bütün basınç ölçerlerin su ile dolması için kapatınız. 1 nolu vanayı kullanarak sistemdeki havayı tahliye ediniz. Giriş ve çıkış vanalarını basınç ölçerlerdeki su yüksekliğini izlenebilir seviyelerde tutmak için eş zamanlı olarak ayarlayınız. Bütün noktalardaki statik basınç ve mili hareket ettirerek toplam basınç değerlerini okuyunuz ve not ediniz. Hacimsel su debisini ölçmek için hidrolik tezgahın boşaltma vanasını kapatınız ve 10 lt suyun dolma süresini kronometre ile ölçerek elde ediniz. HESAPLAMALAR İ

h1(mmSS)

h2(mmSS)

h3(mmSS)

h4(mmSS)

h5(mmSS)

h6(mmSS)

t (s)

Q (lt/s)

hstatik htoplam hdinamik wölçülen whesaplanan

hdinamik = htoplam − 80mm − hstatik Dinamik basıncı hesaplarken 80 mm çıkarmamızın sebebi toplam basınç ölçerin statik basınç ölçerden 80 mm yukarıda olmasıdır. wölçülen = 2 ghdinamik 1- Ayarlanan hacimsel debi için ventüri tüpü boyunca 6 nokta için statik ve toplam basınç değerlerini boru tipi basınç ölçerlerden okuyunuz ve aşağıdaki tabloya not ediniz. Okunan basınç değerlerini kullanarak 6 nokta için dinamik basınç değerlerini ve bu noktalardaki akış hızlarını hesaplayınız. 2- Hidrolik tezgahı kullanarak suyun hacimsel debisini kronometre yardımıyla hesaplayınız ve bulduğunuz hacimsel debi için ventüri tüpü boyunca 6 noktadaki hızları hesaplayınız. 3- 1 ve 2’de bulduğunuz hızları grafik kağıdı üzerinde aynı grafikte gösteriniz ve sonuç hakkında yorum yapınız. 4- Ventüri tüp boyunca 6 noktadaki statik, dinamik ve toplam basınç değerlerini gösteren grafiği, grafik kâğıdı üzerine çiziniz ve sonuçlar hakkında yorum yapınız. 5- Ventüri tüp üzerinde bulunan 1. ve 3. ölçüm noktaları için Bernoulli denkleminin doğruluğunu aşağıda anlatıldığı gibi gösteriniz (Akışın sürtünmesiz olduğu kabul edilmiştir).

p1

2

2

w p w + 1 = 2 + 2 = sabit 2 2 ρ ρ

Basınç değerlerini boru tipi basınç ölçerleri kullanarak ölçünüz. 1. bölgedeki hızı hacimsel debi yardımıyla hesaplayınız ve 3. noktadaki hızı Bernoulli denklemi kullanarak bulunuz. Hata oranı hakkında yorum yapınız.

3

Not: Boru içinde “h” yüksekliğine sahip bir akışkanın sahip olduğu hidrostatik basınç aşağıdaki formülle bulunur. p = ρgh p : Akışkan hidrostatik basıncı (Pa) ρ : Akışkan özkütlesi (kg/m3) g : Yerçekimi ivmesi (m/s2) h : Sıvının boru içindeki yüksekliği (m) 6- Ventüri tüp üzerinde bulunan 1. ve 3. ölçüm noktaları için süreklilik denkleminin doğruluğunu gösteriniz. Not: Laboratuvara gelirken aşağıdaki malzemeleri yanınızda bulundurmanız gerekmektedir.

1-Hesap makinası. 2-Deney föyü. 3-Grafik kağıdı. DENEY RAPORU

Deney raporları aşağıdaki içeriğe uygun olarak hazırlanmalıdır. İçerik

12345-

Kapak Sayfası. Ölçümler. Hesaplamalar. Grafikler. Sonuçlar ve yorumlar.

4

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK-307 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-1 DENEY-3 BERNOULLI VE SÜREKLİLİK DENKLEMLERİ

Ad Soyad : Öğrenci No :

5

1- Ölçümler: İ

h1(mmSS)

h2(mmSS)

h3(mmSS)

h4(mmSS)

h5(mmSS)

h6(mmSS)

t (s)

Q (lt/s)

hstatik htoplam hdinamik wölçülen whesaplanan 2- Hesaplamalar:

1- Ölçüm noktaları için dinamik basınç değerleri ve hızlarının bulunması.

2- Hacimsel debinin hesaplanması ve ölçüm noktalarının alanlarını kullarak bu noktalarda hızların hesaplanması.

3- 1. ve 2. kısımda bulunan, ölçülen ve hesaplanan hızların değerlerini aynı grafikte gösteriniz. 4- Ölçüm noktalarındaki statik, dinamik ve toplam basınç değerlerini aynı grafikte gösteriniz. Not: 3. ve 4. maddelerde belirtilen grafikleri ayrı grafik kağıtlarına çiziniz.

6

5- Bernoulli Denkleminin doğrulanması.

6- Süreklilik denkleminin doğrulanması.

4- Grafikler 5- Sonuçlar ve Yorumlar:

7