Thí nghiệm
XÁC DỊNH SỐ CÔNG SUẤT/SỐ REYNOLDS
MỤC TIÊU :
Xác định quan hệ giữa số công suất và số Reynlods đối với thiết kế bộ cánh trộn đã cho.
THIỂT BỊ CẦN THIẾT : Lực kế phòng thí nghiệm
Bình đường kính 18 insơ lắp bốn tấm chắn phảng ở thành, rộng 1,5 insơ (38 mm) (xem hình 1-1, Thỉ nghiệm I)
Một bộ cánh R I 00 đường kính 6 insơ (152 mm) Một bộ cánh A200 đường kính 6 insơ(152 mm) Một bộ cánh A100 đường kính 6 insơ(152 mm) Nước
Bàn nâng
Xấp xỉ 20 galon (76 lít) xirô ngô Nhớt kế Brookfield (hoặc tương đương) THÁO LUẬN :
Số Reynolds NRe và số công suất Np là các nhóm không thứ nguyên vốn được sử dụng để biểu thị công suất tiêu thụ
tương đối với các thiết kế bộ cánh khác nhau. Chúng được định nghĩa như :
N Re n d2p (tỉ số lực quán tính trên lực nhớt)
và N ? ~ p
N 3D5P
trong đó : p = công suất tiêu thụ của bộ cánh
N = tốc độ bộ cánh
D = đường kính bộ cánh p = tỉ trọng chất lỏng
ỊI = độ nhớt chất lỏng
Các hệ thức tỉ lệ có thể viết như các phương trình và trong hệ đơn vị Anh
1,53 X 1013p
p N D 5
10,7 N D2 p
N Rc - ụ
trong đổ : p = công suất bộ cánh tính theo mã lực N = tốc độ bộ cánh, vg/ph D = đường kính bộ cánh, insơ p = tỉ trọng chất lỏng, không thứ nguyên Ị.I = độ nhớt chất lỏng, cP trong hệ mét : 2,158 X 1017Pị N = _ --- ---- ---- - pN 3D5 1,667 X 10"5 N (fp X ** =
trong đó P ị = công suất bộ cánh, w
d = đường kính bộ cánh, mm /ÍQ = độ nhớt động lực, Pa.s
N = tốc độ bộ cánh, vg/ph
p - ti trọng chất lỏng, không thứ nguyên
Đối với hỉnh dạng bộ cánh đã cho, có th ể tạo ra đường cong JVp phụ thuộc N Re đơn (hình II—2) vốn đúng với đường kính bộ cánh bất kỳ, đối với hình dạng bất kỳ - ví dụ, khi ■/VRe = kơ như ở hình II—1 ; hoặc ở N Rc = k 0 , iVp(Di)
= Nị>(m ) = iVp(Dn) = Kị D ì NP ;K, ¿Mq Pi — Np - Kị K" p* - H Np z Hình II - ì.
Bởi thế, ở SỐ Reynolds đã cho, số công suất là không dổi đối với thiết kế bộ cánh đã cho với đường kính bát kỳ và các hệ tương tự hình dạng
Đường cong số công suất phụ thuộc số Reynolds điển hình giống như ở hình II- 2 khi vẽ trên giấy loga kép.
Đường cong này co' th ể được tách th àn h ba chế độ chất lỏng phân biệt - chảy thành lớp, chuyển tiếp và chảv rối,
hình II—3 (tương tự đối với các đường cong hệ số ma sát đối với dòng chảy trong ống dẫn).
Hình H-2
Hãy chú ý rằng ở miển chảy thành lớp, số công suất thay đổi tỉ ]ệ nghịch với số Reynolds, o miền chuyển tiếp, độ dốc
thav đổi liên tục và ở miền chảy rối độ dốc không đổi (bằng
không), bởi thế sô' công suất không đổi.
Nếu ta có các thiết kế bộ cánh hoàn toàn khác thì có th ể tạo ra được các đường cong tách riêng như ở hình II—4.
Hình íl-3
CÁCH LÀM I :
Từ các dữ liệu vể bộ cánh A310 6,8 "(173 mm) thu được ở thí nghiệm I (tro n g đó D = 6,8"(173 mm), p = 1,0, ụ. = 1,0), tính số công suất và số Reynolds đối với mỗi điểm
dữ liệu.
Bạn thấy gì về khoảng số công suất ? Bạn thấy gì về khoảng số Reynolds ?
Bộ cánh làm việc ở chế độ chất lỏng nào ? Tại sao ? Giả sử rằng các điểm uốn của đường cong Np phụ thuộc
Nrc đối với A310 là (10 ; 2,60) và (2 500 ; 0,30) như ở hỉnh IĨ-5.
Hình 1/-4
Nếu độ nhớt chất lỏng thay đổi tới 1000 cP(l,0 Pa.s, giả sử p = 1,0) thì cái gì xảy ra với số Reynolds đối với mỗi trong các tốc độ sử dụng ở bài tập trước ? chế độ chất lỏng là gí đối với mỗi tốc độ ?
N N Re ( = 1000) Chế độ
(1,0 Pa.s) chát lỏng
ỏ 110 vg/ph và 10 000 cP(10,0 Pa.s), bộ cánh A310 đường kính 6,8 insơ (173 mm) làm việc ở chế độ chất lỏng nào ? --- - Sử dụng < , > hoặc = , biểu thị số công suất cuối c ù n g --- . Nếu ta thu được số Reynolds là 5,0 bằng cách điều chỉnh tốc độ bộ cánh hoặc độ nhớt, thì số công suất có thể bằng bao nhiêu nếu sau đó ta