ΜΕΤΡΗΣΗ ΡΟΗΣ ΑΤΕΙ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕ.ΤΡΟ.

Χαρακτηριστικά ρευστών Κάθε ρευστό έχει ένα μοναδικό σύνολο χαρακτηριστικών, μεταξύ των οποίων είναι: Πυκνότητα (ρ): ρ=m/V Δυναμικό ιξώδες (μ): είναι η ιδιότητα που έχει ένα ρευστό να αντιστέκεται στη ροή. Μονάδες μέτρησης: Pascal.sec(Pa s), centiPoise (cP). [1cP = 10³ Pa s] Κινηματικό ιξώδες (ν): ν=μ/ρ Μονάδα μέτρησης: centiStokes (cSt) [1cSt=1cP/(kg/m 3 )] Αριθμός Reynolds (Re): όλοι τα παραπάνω μεγέθη που επηρεάζουν τη ροή συνοψίζονται σε μια αδιάστατη ποσότητα που ονομάζεται αριθμός Reynolds. Re=ρ.u.D/μ Όπου ρ = πυκνότητα (kg/m3) u = μέση ταχύτητα στον αγωγό (m/s) D = εσωτερική διάμετρος σωλήνα (m) μ = δυναμικό ιξώδες (Pa s)

Άσκηση 1 Θα χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο της σφαίρας. Μια σφαίρα αφήνεται να πέσει μέσα από υγρό που τελεί υπό την επίδραση της βαρύτητας. Η μέτρηση της απόστασης (δ) μέσω της οποίας η σφαίρα πέφτει, και το χρόνο (t) που λαμβάνονται για την πτώση, χρησιμοποιούνται για να καθοριστεί η ταχύτητα (u). μ=2.Δρ.g.r 2 /9u όπου: μ = απόλυτο (ή δυναμικό) ιξώδες (Pa s) Δρ = Διαφορά στην πυκνότητα μεταξύ της σφαίρας και του υγρού (kg/m 3 ) g = επιτάχυνση της βαρύτητας (9,81 m/s 2 ) r = ακτίνα της σφαίρας (m) Ο χρόνος που απαιτείται για να διανύσει μία σφαίρα από χάλυβα (ρ=7800kg/m 3 ) διαμέτρου d=20mm, ένα μέτρο μέσα σε λάδι (ρ=920kg/m 3 ) θερμοκρασίας 20 ο C, είναι 0,7sec. Υπολογίστε το δυναμικό ιξώδες του λαδιού.

Άσκηση 2 Το λάδι που χρησιμοποιείται στην άσκηση 1 διοχετεύεται με ταχύτητα 20 m/s σε σωλήνα διαμέτρου 100 mm. Προσδιορίστε τον αριθμό Reynolds (Re) ρ = 920 kg/m 3 μ = 1,05 Pa s Η ροή του λαδιού είναι στρωτή, μεταβατική ή τυρβώδη; Στρωτή ροή: η πτώση πίεσης είναι ανάλογη της παροχής. Τυρβώδη ροή: η πτώση πίεσης είναι ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της ροής

Διαφορικής πίεσης διαφράγματος Σε αγωγό το ρευστό υποχρεώνεται να διέλθει από ένα στενό δακτύλιο. Μετράμε τη διαφορά πίεσης πριν και μετά το δακτύλιο. Σύμφωνα με τη θεωρία του Daniel Bernoulli το 1738, η σχέση μεταξύ της ταχύτητας του ρευστού που διέρχεται από το στόμιο είναι ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της απώλειας πίεσης πάνω σε αυτό. Διαφορικής πίεσης δακτυλίου orifice

Διαφορικής πίεσης σωλήνα Pitot Στο σωλήνα Pitot μετριέται η πίεση που αναπτύσσεται λόγω της ροής του ρευστού (δυναμική πίεση). Αφαιρείται η πίεση αναφοράς (στατική πίεση) που ασκείται στα τοιχώματα του αγωγού. Διαφορικής πίεσης σωλήνα Pitot

Vortex Ένα εμπόδιο παρεμβάλλεται στη ροή του ρευστού προκαλώντας δύνες. Η συχνότητα εμφάνισης των δυνών είναι ανάλογη της ταχύτητας και αντιστρόφως ανάλογη της διατομής του αγωγού. Vortex

Μεταβλητής διατομής Το ροόμετρο μεταβαλλόμενου όγκου που συχνά αναφέρεται ως ροτάμετρο, αποτελείται από ένα κατακόρυφο, κωνικό σωλήνα και ένα πλωτήρα που επιτρέπεται να κυκλοφορεί ελεύθερα στο ρευστό. Στον πλωτήρα ασκούνται οι δυνάμεις: η δυναμική ανοδική δύναμη του ρευστού το βάρος του πλωτήρα τριβή μεταξύ ρευστού και πλωτήρα (σχήμα πλωτήρα) Η θέση ισορροπίας του πλωτήρα, αποτελεί ένδειξη της παροχής.

Τουρμπίνας (στροβίλου) Το ροόμετρο τουρμπίνας αποτελείται από έναν άξονα (ρότορα) με πτερύγια που παρεμβάλλονται υπό γωνία στη ροή του ρευστού. Η ταχύτητα περιστροφής μετριέται σε παλμούς και είναι ανάλογη της ταχύτητας του ρευστού. Παράγοντες που επηρεάζουν τις μετρήσεις: η θερμοκρασία, την πίεση και το ιξώδες του υγρού οι ιδιότητες λίπανσης του ρευστού η φθορά των λεπίδων Επίσης πρέπει να ληφθούν υπόψη: τα αποτελέσματα του στροβιλισμού. Η πτώση της πίεσης

Coriolis Στην περίπτωση που ένα σώμα πέφτει ελεύθερα προς τα κάτω αποκλίνει προς την Ανατολή αν βρίσκεται στο βόρειο ημισφαίριο ή προς τη Δύση αν βρίσκεται στο νότιο. Υπεύθυνη και για τις δύο αυτές κινήσεις είναι η δύναμη Coriolis. Στην περίπτωση ενός σώματος που κινείται στο οριζόντιο επίπεδο, η επιτάχυνση Coriolis προκαλεί απόκλιση από την ευθεία προς τα δεξιά στο βόρειο ημισφαίριο και προς τα αριστερά στο νότιο. Παραδείγματα: τα λάστιχα των αυτοκινήτων που τρίβονται στην μιά πλευρά γρηγορώτερα παρά στην άλλη, οι κοίτες των ποταμών σκάβονται βαθύτερα στη μιά πλευρά παρά στην άλλη. Στο Βόρειο ημισφαίριο ο άνεμος τείνει να περιστραφεί προς την αντίθετη φορά των δεικτών του ρολογιού καθώς αυτός προσεγγίζει μια περιοχή βαρομετρικού χαμηλού. Στο Νότιο ημισφαίριο ο άνεμος περιστρέφεται σύμφωνα με την φορά των δεικτών γύρω από περιοχές χαμηλής πίεσης. Η δύναμη Coriolis την περίπτωση των ανέμων οφείλεται στην περιστροφή της Γης και έχει μέτρο F=2*ω*συνφ. Όπου ω=γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της Γης και φ=το πλάτος του τόπου. Coriolis

Άλλοι μέθοδοι μέτρησης ροής Ηλεκτρομαγνητική Θερμική Υπερήχων