Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Grupa 4 Zespół A	Skład zespołu: Bąk Agnieszka Kochanowicz Konrad Lis Łukasz	Wydział Energetyki i Paliw Energetyka Rok studiów: II Rok akademicki 2012/2013
Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych z przedmiotu: MECHANIKA PŁYNÓW
Data wykonania ćwiczenia: 15.11.2012	Temat: Pomiar współczynnika oporu liniowego.
Data oddania sprawozdania: 13.12.2012
Nr ćwiczenia: 3

1. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie bezwymiarowego współczynnika oporu liniowego przy przepływie powietrza przez prostoosiową rurę o przekroju stałym.

1. Wstęp teoretyczny

Stratę ciśnienia przy przepływie płynu, dzięki twierdzeniu Buckinghama, można przedstawić jako funkcję prędkości średniej V, średnicy przewodu D, długości przewodu L, chropowatości bezwzględnej k lub względnej ścianek przewodu, lepkości i gęstości płynu. Funkcję tę można zapisać w postaci bezwymiarowej:

W zależności tej występują następujące wielkości wymiarowe:

a) Liczba Reynoldsa

2. Chropowatość względna

3. Bezwymiarowy współczynnik oporu liniowego

Współczynnik oporu liniowego przy przepływach laminarnych nie zależy od chropowatości względnej ścianek naczynia i jest równy:

Przy przewodach turbulentnych w przewodach gładkich () wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa wzrasta zależność od Re.

Przy przepływach turbulentnych w przewodach chropowatych współczynnik jest w ogólności funkcją liczby Reynoldsa i chropowatości. Dla mniejszych liczb Reynoldsa zależy zarówno od Re jak i . Natomiast dla dużych liczb Reynoldsa współczynnik oporu liniowego zależy tylko i wyłącznie od chropowatości względnej.

Ze wzoru Darcy’ego-Weisbacha wynika zależność pomiędzy stratami ciśnienia, a prędkością przepływu, która jest zależnością liniową. Natomiast przy przepływie turbulentnym, gdzie zależy tylko i wyłącznie od chropowatości względnej, obowiązuje zależność kwadratowa. Przekształcając zależność Darcy’ego-Weisbacha otrzymujemy możliwość obliczenia bezwymiarowego współczynnika liniowego:

1. Przebieg ćwiczenia

Ćwiczenie zostało wykonane dla trzech różnych przewodów o różnej średnicy. W sprawozdaniu oznaczono je zgodnie z kolorami na stanowisku jako przewód żółty, szary i zielony.

Podczas ćwiczenia mierzone było ciśnienie dynamiczne dla wszystkich rurek i odpowiednio:
-dla przewodu żółtego różnice w poziomie cieczy w U-rurce

-dla przewodu szarego położenie cieczy w manometrze pochyłym o przełożeniu 0,5

-dla przewodu zielonego różnice ciśnień manometrem z wyświetlaczem elektronicznym.

Znane wartości wykorzystane w obliczeniach:

Długość żółtego i szarego przewodu – 1,5m
Długość zielonego przewodu – 3,2m
Średnica rurki żółtej – 12mm=0,012m
Średnica rurki szarej – 24mm=0,024m
Średnica rurki zielonej – 48mm=0,048m
Gęstość cieczy w manometrze pochyłym –$800\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Gęstość cieczy w U-rurce –$1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}$
Kinematyczny współczynnik lepkości powietrza – $0,000016\frac{m^{2}}{s}$

Gęstość powietrza –$1,2\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Przyspieszenie ziemskie – $9,81\frac{m}{s^{2}}$
Przełożenie manometru pochyłego – 0,5

Schemat stanowiska

Przewód żółty
pd [Pa]
110
100
87
77
65
55
45
36
23
14
Przewód szary
pd [Pa)
497
435
372
311
262
210
170
122
86
65
Przewód zielony
pd [Pa]
1028
883
777
643
543
444
347
263
187
90