Zachodniopomorski Uniwersytet Data wykonania Technologiczny 09.11.2010

Katedra Budownictwa Wodnego

Sprawozdanie z laboratorium Mechaniki Płynów

ćwiczenie nr 1 b

Temat: Wyznaczanie rzędnych linii ciśnień i linii energii w przewodach kołowych pod ciśnieniem.

Rok II IŚ

Gr. I B

Skład:

Jan Drożdż,

Agata Jastrzębska, Joanna Jarecka,

Tomasz Kalinowski,

Dawid Romanowski,

Krzysztof Skrzypkowski

1. Część teoretyczna

Równanie Bernoulliego:

- opisuje zachowanie gęstości energii całkowitej na linii prądu.

- wynika z zasady zachowania energii.

Poszczególne człony równania to kolejno:

• energia kinetyczna,

• energia potencjalna grawitacji,

• energia ciśnienia.

Ciecz płynąc w rurze o zmieniającym się przekroju ma mniejsze ciśnienie na odcinku, gdzie przekrój jest mniejszy.

Straty:

a) na długości - straty powstałe w wyniku tarcia cieczy o ściany przewodu lub poprzez tarcie warstewek cieczy o siebie .

h_dł = λ
L - długość rozpatrywanego przewodu

d - średnica rozpatrywanego przewodu

λ- współczynnik oporów liniowych, zależny od chropowatości przewodu oraz liczby Reynoldsa.

b) lokalne - są w ściśle określonych miejscach przewodu oraz spowodowane są zaburzeniami w ruchu cieczy.

Ich wielkość zależy od rodzaju przeszkody w rurociągu.

h_lok = ζ
ζ - współczynnik straty miejscowej, zależny od rodzaju przeszkody

2. Kolejność wykonywania czynności:

I. Otworzyć dopływ wody do stanowiska i pomierzyć wzniesienie zwierciadła wody w zbiorniku.

II. Otworzyć odpływ z przewodu maksymalnie i jednocześnie kontrolować stały poziom wody w zbiorniku zasilającym.

III. Pomierzyć wydatek dwukrotnie.

IV. Odczytać wysokości linii ciśnień w rurkach piezometrycznych.

V. Zmierzyć temperaturę wody w zbiorniku zasilającym .

VI. Pomiar powtórzyć dla drugiego wydatku, mniejszego od maksymalnego.

3. Tabela pomiarów i obliczeń

L.p.	Przyczyna strat	Δh 1[mm]	h 1[mm]	Δh 2[mm]	h2[mm]
1.	Poziom wody w zbiorniku	-	1000	-	1000
2.	Na wlocie i na długości	4	996	4	996
3.	Na dwóch kolankach i na długości	9	991	8	992
4.	Na długości	11	989	9	991
5.	Na poszerzeniu	10	990	9	991
6.	Na długości	8	992	8	992
7.	Na przewężeniu	30	970	22	978
8.	Na długości i na łuku	50	950	36	964
9.	Na zwężce	80	920	58	942
10.	Na zwężce	70	930	51	949
11.	Na długości	80	920	59	941
12.	Na zaworze	265	735	255	745
13.	Na długości	270	730	260	740
14.	Na załamaniu	290	710	280	720
15.	Na długości	295	705	282	718
16.	Na przewężeniu	375	625	338	662
17.	Na długości	625	375	515	485

4. Obliczenia

I. Obliczenia dla odcinka 1-6

1. Objętość wydatkowanej wody:

V= 50 cm*50 cm*5 cm= 12500 cm³

2. Czas zapełnienia zbiornika do wysokości 5 cm:

Nr pomiaru	Pomiar czasu [s]
1	25,0	28,9
2	25,2	28,1
Średni czas [t]	25,1	28,5

3. Natężenie przepływu:

498,0

Odcinek 1-2

1. Średnica przewodu: d= 5,2 cm

2. Długość przewodu: l=12 cm

3. Pole przekroju:
   

4. Prędkość przepływu:
   

5. Chropowatość bezwzględna: k=0,04 mm= 0,004 cm

6. Chropowatość względna przewodu:
   

7. Kinetyczny współczynnik lepkości dla: t= 15,00

8. Liczba Reynoldsa:
   

9. Współczynnik oporów liniowych: λ=0,038

10. Strata na długości:
    

Załamanie 2-3 (2 kolanka i długość)

1. Kąt załamania: α=90⁰·2=180

2. Współczynnik strat lokalnych: ξ= 2·0,98=1,96

3. Strata na załamaniu:
   

Strata na długości :

Odcinek 3-4 (na długości)

1. Długość odcinka: l=96,5 cm

2. Średnica przewodu: d=5,2 cm

Strata na długości:

Rozszerzenie 5-6

1. Średnica przewodu: d=9,5 cm

2. Pole przekroju:
   

3. Prędkość średnia:
   

4. Współczynnik strat lokalnych: ξ= 5,46

5. Strata na przewężeniu:
   

11. Liczba Reynoldsa:
    

Strata na długości:

II. Obliczenia dla odcinka 1-17

Odcinek 16-17

Q=498,0

d=2,6 cm

g= 981

A=5,3 cm²

V=93,96

Odcinek 14-15, 12-13, 10-11, 7-8

d=3,9 cm

A= 11,94 cm²

V=41,71

Odcinek 5-6

d=9,5 cm

A=70,85 cm²

V=7,03

Odcinek 1-4

d=5,2 cm

A= 21,23 cm²

V=23,46

Wysokość straty w rurce piezometrycznej numer 17 wynosi 62,5 cm.

λ = 0,074

5. Analiza błędów pomiarowych:

1. Błąd pochodzący od dokładności stopera: t=0,1 s

2. Błąd pochodzący od refleksu obserwatora: t=0,1 s

c. Błąd pochodzący od niedokładności odczytu poziomu wody w poszczególnych rurkach: h=0,1 cm

5. Niedokładności pomiarów geometrycznych parametrów stanowiska: l=0,1 cm

6. Całkowity błąd pomiarów wynosi:

6. Wnioski:

Po dokonaniu obliczeń i po wykonaniu wykresu linii ciśnień i energii zauważamy, że ciśnienie na początku nie jest takie jak na końcu. Końcowe ciśnienie jest niższe niż początkowe. Największą stratę zauważamy na zaworze (11-12). Straty na długości są porównywanie niskie do strat miejscowych. Zauważamy też, że na poszerzeniu maleje prędkość a na przewężeniu rośnie.

7. Schemat stanowiska pomiarowego

---