Ćwiczenie z oporów przepływu

W tym ćwiczeniu zmierzylismy ile czasu zajmuje zapełnienie pewna ilością wody pojemnika. Zmierzony czas oraz ilość wody w zbiorniku pozwoli nam na wyznaczenie charakteru przepływu na poszczególnych odcinkach przewodu oraz opory liniowe i miejscowe przepływu. Dzieki temu będziemy wiedzieli jak elementy budowy rurociągu wpływaja na cechy przepływu.

Opis aparatury

Układ pomiarowy użyty przez nas do badac składał się z otwartego zbiornika oraz przewodu o 2 różnych średnicach przez który płynie woda. Przepływająca ciecz napotkała na swojej drodze różne przeszkody min. kolanka, trójnik zwężkę, nagłe rozszerzenie oraz zawory.

Wykonanie pomiarów:

I. Mierzymy czas w jakim pojemnik 1 napełni się 450ml cieczy, przy otwartym jednym zaworze(1), T=15⁰C.

Pojemnik 1 - otwarty
Nr prób	Czas [s]	Il wody[ml]
1	39.04	450
2	40.08	450
3	40.54	450
4	40.85	450
5	40.78	450

Średnio 40.26

II. Mierzymy czas w jakim pojemnik 1 i 2 napełni się śr. 188ml cieczy, przy otwartych dwóch zworach, T=15⁰C.

Pojemnik - 2			Pojemnik - 1
Nr prób	Czas [s]	Il wody[ml]	Nr prób	Czas [s]	Il wody[ml]
1	30.2	200	1	30.2	190
2	41.08	170	2	41.08	170
3	37.9	180	3	37.9	180
4	32.1	190	4	32.1	200
5	35.4	200	5	35.4	200

średnio 35.34s i 188ml 35.34 i 188ml

Wzory, które wykorzystalismy do obliczeń.

- liczba Reynoldsa

c - średnia prędkość płynu

d - średnica wewnętrzna rury

v - współczynnik lepkości kinematycznej płynu

v =

- współczynnik lepkości dynamicznej

- straty liniowe

λ- współczynnik liniowego oporu

straty miejscowe

- współczynnik oporu miejscowego

I. Dla pomiaru oporów przepływu przy jednym zaworze otwartym (zawór 1):

v = 1,156*
[m
].

Dla wartości uśrednionych:

= 0,5cala = 1,27cm = 0,0127m

= 0,75cala = 1,905cm = 0,01905m

F1*
=F2*
równanie ciągłości przepływu

1,27 cm²*0,1002m/s=2,85cm²*

=0,0447m/s

1. Liniowych ΣΔ
   
   

2. miejscowych

• na 5 kolankach ΣΔ
  = 3.51
  = 0,14

• na rozszerzeniu rury Δ
  = 1.8
  = 0,36

• na zwężeniu rury Δ
  = 1.7
  = 0,34

• na kolanko ostre Δ
  = 5.52
  = 1,1

• na wlocie wody z górnego zbiornika do rurociągu Δ
  =2.51
  = 0,5

• na wylocie wody z rurociągu do dolnego zbiornika Δ
  =5.02
  = 1

ΔP_str=Δp_sl+Δp_sm

ΔP_str=(

)+(


+
+
)=

Δp_{sl =} 40.02

Δp_{sm =} 20.06

ΔP_str= (22.92+17.1)+(3.51+1.8+1.7+5.52+2.51+5.02)=60.08

WNIOSKI

W przeprowadzonym przez nas ćwiczeniu dokonaliśmy pomiaru czasu przepływu śr. 450ml płynu przez układ pomiarowy. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczyliśmy charakter przepływu w poszczególnych odcinkach przewodu oraz obliczyliśmy liniowe i miejscowe opory.

Charatkter przepływu płynu zaróno dla średnicy d₁ = 0,5 cala jak i d₂ = 0,75 cala liczba Re była mniejsza od 2100, czyli charakter przepływu był laminarny. Obliczenia wykazały,że straty liniowe dla rur o średnicy d = 0,5 były większe niż w rurze o średnicy d = 0,75. Straty miejscowe uzależnione były od rodzaju elementów użytych do budowy układu pomiarowego np. kolanek, nagłych rozszerzeń lub zwężeń przewodu, największe wystąpiły w miejscach kiedy średnica rury nagle zwiększała się oraz na trójniku, kiedy zawór w pierwszym badaniu był zamkniety. Po przeprowadzonym badaniu i wykonanych obliczeniach widać jak poszczególne elementy budowy rurociągów wpływaja na przepływ płunącego przez nie płynu. Najlepsza sytucja jest wtedy gdy przewód jest prosty, ale niestety nie zawsze można taki przewód zainstalować.

---