Mechanika płynów w inżynierii środowiska. Wybrane zagadnienia w eksperymentach
W książce można znaleźć treści, których trudno szukać w innych podręcznikach akademickich – liczne informacje natury praktycznej i dygresje, niezwykle cenne z punktu widzenia studenta inżynierii środowiska. Autorzy nawiązują z czytelnikiem swoisty dialog – podsuwają pomysły i sugerują ogólny przebieg pracy w laboratorium, ale nie zamykają ich w ściśle określonych ramach, ucząc samodzielności i pobudzając kreatywność. Pokazują, że praca w laboratorium może być swoistą „zabawą w eksperymentowanie”. Koncepcję, styl i język książki oceniam bardzo wysoko.
dr hab. inż. Katarzyna Weinerowska-Bords, prof. PG
(z recenzji wydawniczej)
Przedmowa 9
1. Wprowadzenie 11
1.1. W jaki sposób czytać tę książkę? 11
1.2. Przed przystąpieniem do badań 13
1.3. Pomiar fizyczny, wielkość fizyczna, wartość 14
1.4. Ocena niepewności pomiarów 15
1.4.1. Podstawy matematyczne 15
1.4.2. Wartość prawdziwa a niepewność bezwzględna 17
1.4.3. Niepewności i ich rodzaje 17
1.4.4. Analiza niepewności przypadkowych (typu A) 21
1.4.5. Analiza niepewności pomiarów pośrednich (złożonych) 26
1.4.6. Przykład 1 28
1.4.7. Przykład 2 34
1.5. Prezentacja wyników pomiarów 37
1.5.1. Uwagi wstępne 37
1.5.2. Formatowanie sprawozdania – wymagania 37
1.5.3. Zaokrąglanie wyników pomiarów 38
1.5.4. Graficzna prezentacja wyników pomiarów 42
1.6. Wybrane podstawy z teorii mechaniki płynów 49
1.6.1. Równanie ciągłości przepływu 49
1.6.2. Równanie Bernoulliego 53
1.6.3. Straty ciśnienia a straty energii 64
2. Przyrządy pomiarowe 73
2.1. Na co zwrócić uwagę? 73
2.2. Przyrządy do pomiaru wielkości liniowych 74
2.2.1. Linijki, taśmy, metrówki 74
2.2.2. Suwmiarka 75
2.3. Przyrządy do pomiaru temperatury 77
2.3.1. Termometr rozszerzalnościowy cieczowy 78
2.3.2. Termometr elektryczny oporowy (rezystancyjny) 80
2.3.3. Termopara 81
2.3.4. Inne rodzaje termometrów 82
2.4. Przyrządy do pomiaru ciśnienia 83
2.4.1. Manometry cieczowe, piezometr 83
2.4.2. Manometr cieczowy dwuramienny (U-rurka) 90
2.4.3. Manometr jednoramienny i z rurką pochyłą 98
2.4.4. Barometr rtęciowy 100
2.4.5. Czynniki wpływające na pomiar za pomocą manometrów cieczowych 101
2.4.6. Manometr sprężysty z rurką lub przeponą sprężystą 102
2.4.7. Pomiar ciśnienia w przewodach uwagi praktyczne 105
2.4.8. Manometry elektroniczne 107
2.4.9. Inne przyrządy do pomiaru ciśnienia 109
2.5. Przyrządy do pomiaru masy 111
2.6. Przyrządy do pomiaru przepływu i prędkości płynu 112
2.6.1. Wodomierze 112
2.6.2. Parametry wpływające na pomiar wodomierzem 115
2.6.3. Rurka Prandtla, rurka Pitota, listwy i pierścienie spiętrzające 118
2.6.4. Termoanemometr 129
2.6.5. Zwężki pomiarowe: kryzy, dysze, zwężki Venturiego 132
2.6.6. Przelew pomiarowy o ostrej krawędzi 149
2.6.7. Rotametr 159
2.6.8. Anemometr skrzydełkowy 163
3. Eksperymenty 165
3.1. Uwagi ogólne 165
3.1.1. Króćce pomiarowe 165
3.1.2. Pomiar ciśnienia – ale jakiego? 167
3.1.3. Profil prędkości płynu w przewodzie. Odcinki rozbiegowe 169
3.2. Doświadczenie Reynoldsa – przepływ laminarny, turbulentny, przejściowy 174
3.2.1. Wprowadzenie. Liczba Reynoldsa 174
3.2.2. Cel ćwiczenia 179
3.2.3. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 179
3.2.4. Opracowanie wyników 180
3.3. Pomiar poziomu cieczy w zbiorniku. Lewar. Wykorzystanie wiedzy o pod-
i nadciśnieniu 180
3.3.1. Wprowadzenie 180
3.3.2. Podstawy teoretyczne działania lewara 182
3.3.3. Cel ćwiczenia 185
3.3.4. Stanowisko pomiarowe 186
3.3.5. Opracowanie wyników 188
3.4. Pomiar natężenia przepływu wody w przewodzie pod ciśnieniem 189
3.4.1. Wprowadzenie 189
3.4.2. Cel ćwiczenia 189
3.4.3. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 190
3.4.4. Wyznaczanie współczynnika przepływu zwężki 198
3.4.5. Wyznaczanie współczynnika przepływu dla rurki Pitota 200
3.4.6. Koszt pomiaru – strata ciśnienia urządzenia pomiarowego 201
3.5. Pomiar strumienia powietrza i rozkład ciśnienia wzdłuż drogi przepływu 204
3.5.1. Wprowadzenie 204
3.5.2. Cel ćwiczenia 205
3.5.3. W którą stronę płynie powietrze? 205
3.5.4. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 208
3.5.5. Zmiana ciśnienia wzdłuż drogi przepływu powietrza linia ciśnień 208
3.5.6. Pomiar natężenia przepływu powietrza za pomocą zwężek 210
3.5.7. Pomiar natężenia przepływu innymi metodami 212
3.5.8. Opracowanie wyników 212
3.6. Profil prędkości w przewodzie o przekroju kołowym 213
3.6.1. Wprowadzenie 213
3.6.2. Podstawy teoretyczne 214
3.6.3. Cel ćwiczenia 219
3.6.4. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 220
3.7. Pomiar liniowych strat ciśnienia 224
3.7.1. Wprowadzenie 224
3.7.2. Podstawy teoretyczne 225
3.7.3. Cel ćwiczenia 235
3.7.4. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 235
3.7.5. Opracowanie wyników 237
3.8. Pomiar miejscowych strat ciśnienia 239
3.8.1. Wprowadzenie 239
3.8.2. Straty miejscowe w praktyce 244
3.8.3. Cel ćwiczenia 248
3.8.4. Schemat stanowiska 248
3.8.5. Opracowanie wyników 259
3.8.6. Katalog oporów miejscowych 259
3.9. Badanie charakterystyki przepływowej zaworu regulacyjnego 272
3.9.1. Cel ćwiczenia 272
3.9.2. Zawory odcinające i regulacyjne 272
3.9.3. Współczynnik kv zaworu 275
3.9.4. Stanowisko pomiarowe i przebieg ćwiczenia 276
3.9.5. Opracowanie wyników 280
3.10. Badanie charakterystyki przepływowej wentylatora 280
3.10.1. Wprowadzenie 280
3.10.2. Cel ćwiczenia 287
3.10.3. Stanowisko pomiarowe 287
3.10.4. Przebieg ćwiczenia 288
3.10.5. Opracowanie wyników 289
3.11. Przepływ cieczy przez przelewy 289
3.11.1. Wprowadzenie 289
3.11.2. Cel ćwiczenia 290
3.11.3. Stanowisko pomiarowe 290
3.11.4. Opracowanie wyników 292
3.12. Własności filtracyjne ośrodka porowatego 292
3.12.1. Wprowadzenie 292
3.12.2. Podstawy teoretyczne 293
3.12.3. Cel ćwiczenia 301
3.12.4. Stanowisko pomiarowe 301
3.12.5. Opracowanie wyników 303
Literatura 305