هدف از این آزمایش تعیین میزان افت انرژی در سیال جاری در یک سیستم لوله کشی شامل اجزایی مانند لوله مستقیم ، زانوی استاندارد و غیراستاندارد شیرها ، انبساط ناگهانی و انقباض ناگهانی در مقطع جریان وتطابق آن با روابط موجود.
تئوری آزمایش:
به دلیل پیچیدگی مساله، امکان مدل کردن آن مشکل و بدست آوردن روابط تئوری مشکلتر است، از طرفی متغیرهای موثر در مساله زیاد هستند. بنابراین برای این دست از مسائل مجموعه ای از روابط تجربی ارائه شده که هر یک در محدوده های جوابهای نزدیک به واقعیت داده اند. لذا در این آزمایش روابط تجربی ارائه شده و نتایج حاصل از آن با نتایج آزمایش مطابقت داده میشود. که این روابط عبارتند از:
1-افت انرژی در لوله مستقیم: براساس رابطه دارسی ویسباخ افت انرژی در لوله مستقیم با طول لوله نسبت مستقیم وبا قطر آن نسبت عکس دارد. همچنین با سرعت جریان سیال و زبری داخل لوله به شکل زیر مرتبط می باشد.
که در آن L طول وD قطر آن ، v سرعت جریان و f ضریب اصطکاک می باشد. در جریان درهم با توجه به زبری داخل لوله و عدد رینولدز از نمودار مودی بدست می آید.
2-افت انرژی در زانویی : در اجزای این سیستم ،معمولا افت انرژی برحسب ضریبی از جمله انرژی جنبشی عنوان می گردد.
که مقدار k برای زانویی استاندارد و قائمه در جداول کتب مرجع آمده است. همچنین در کتب کاربردی جهت تعیین افت ، یک طول معادل ارائه می شود که افت در جزء مورد نظر را با افت در یک لوله مستقیم با طول معادل عنوان شده برابر دانسته و در عوض بررسی افت در این جزء افت در یک لوله مستقیم با طول معادل آن محاسبه می شود. زانویی دیگری که مورد استفاده واقع شده یک لوله است که با شعاع r به میزان 90درجه چرخیده باشد که در آن ضریب k از نمودار مربوطه بدست می آید.
3-افت انرژی در شیرها: افت انرژی در شیرها از رابطه عمومی بدست می آید و ضریب k بسته به نوع شیر و میزان بازشدگی آن در کتب مرجع آمده است. بعنوان مثال این ضریب برای شیر توپی کاملا باز 10 وشیر دروازه ای کاملا باز 2/0 و شیر یکطرفه کاملا باز 5/2 میباشد.
4-افت انرژی در انقباض ناگهانی: زمانی که جریان یک باره از یک مقطع بزرگ وارد یک مقطع کوچک می شود افت انرژی از رابطه عمومی بدست می آید که در آن سرعت در مقطع دوم وکوچک منظور شده و ضریب k با توجه به نسبت بین سطح مقطع کوچکتر به بزرگتر از جدول زیر بدست می آید:
1 8/0 5/0 4/0 3/0 2/0 1/0 0 A2/A1
0 06/0 18/0 3/0 36/0 41/0 45/0 5/0 K
5-افت انرژی در انبساط ناگهانی : زمانی که جریان یکباره از یک مقطع کوچک وارد یک مقطع بزرگ می گردد افت انرژی از رابطه زیر بدست خواهدآمد:
که نماد 1 مربوط به مقطع کوچکتر و نماد 2 مقطع بزرگتر است.