28.12.2000r.	Grupa 23 B	Laboratorium z mechaniki płynów
Ćwicz.4: Pomiar współczynnika strat lokalnych przy przepływie wody w rurze.
Pocztowski Hubert Tokarski Mariusz Porada Krzysztof Walczyk Edyta Rachuna Marcin Warych Sebastian Raczyński Paweł Więcławek Bogusław Rutkowski Mariusz Wójcik Sylwester Zapała Zbigniew Zabawski Wojciech Śliwa Paweł Zapała Zbigniew Świderek Michał Żmuda Ireneusz

1.) Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika strat lokalnych  w funkcji liczby Reynoldsa dla przepływu wody w przewodzie.

2.) Schemat stanowiska.

Stanowisko badawcze przeznaczone do określania strat lokalnych na zaworze składa się z zamkniętej pętli rurociągu.

W skład stanowiska wchodzą:



zbiornik zasilający, rura łącząca zbiornik z pętlą rurociągu, rury z metaplexu, pompa wirowa (160 SX), silnik prądu stałego, zawory - ssawny i tłoczny, manometry sprężyste na ssaniu i na tłoczeniu, zasuwa klinowa, manometry różnicowe do pomiaru spadku ciśnienia na zasuwie klinowej, przepływościomierz turbinkowy, wskaźnik ilości obrotów turbinki, elektryczny sekundomierz, króćce - doprowadzający i odprowadzający wodę do/z instalacji badawczej, szafa sterownicza, termometr do pomiaru temperatury cieczy i odpowietrznik.

3.) Parametry otoczenia.

Temperatura otoczenia - 20°C

Ciśnienie - 998 hPa

4.) Parametry rurociągu.

Długość pomiarowa L_1-4 - 60 cm, L_2-3 - 30 cm, L₁ - 10 cm, L₂ - 20 cm

Średnica przewodu D - 0,05 m.

Pole przekroju poprzecznego przewodu S - 0,0019 m²

5.) Wielkości bezpośrednio odczytane:

[obr/min]	[kG/cm²]	[kG/cm²]	[l/min]	T [°C]	[mmHg]	[mmHg]
600	-0,01	0	172	18,9	12	12
750	-0,02	0,1	217	19	22	19
900	-0,03	0,2	268	19	34	32
1050	-0,04	0,3	314	19,1	50	43
1200	-0,045	0,5	362	19,1	67	60
1350	-0,049	0,6	415	19,3	82	75
1500	-0,051	0,75	462	19,5	108	95
1800	-0,075	1	550	19,9	149	137
2100	-0,1	1,35	650	20,3	232	190
2400	-0,15	1,75	748	21,2	335	255
2550	-0,175	1,95	798	22,7	320	283

6.) Obliczenia.

a) określenie spadku ciśnienia:

Wartości ∆h[mH₂O]dla kolejnych pomiarów zamieszczam w tabeli.

b) określenie prędkości przepływu:

Wartości U_S dla kolejnych pomiarów zamieszczone są w tabeli.

c) doświadczalny współczynnik strat lokalnych :

* I metoda

* II metoda

d) wyznaczanie liczby Reynoldsa

współczynnik lepkości kinematycznej wyznaczony z wykresu
T

e) współczynnik teoretyczny strat tarcia λ_T

Dla przepływu laminarnego (Re<2200) -

Dla przepływu turbulentnego (Re>2300) -

7.) Wielkości wyliczone.

Qv [m³/s]	US [m/s]	T [K]	 [m²/s]	Re	[mH2O]	[mH2O]]
0,002867	1,4607219	292,05	0,00000104	70227,01	0,1512	0,1512	1,390323	1,157384	0,2552433
0,003617	1,8428875	292,15	0,00000103	89460,56	0,2772	0,2394	1,164641	1,38212	0,1609357
0,004467	2,2760085	292,15	0,00000103	110485,8	0,4284	0,4032	1,43167	1,41457	0,1091588
0,005233	2,6666667	292,25	0,000001027	129828	0,63	0,5418	1,251511	1,538441	0,079707
0,006033	3,07431	292,25	0,000001027	149674,3	0,8442	0,756	1,386277	1,559675	0,0616321
0,006917	3,5244161	292,45	0,000001024	172090,6	1,0332	0,945	1,353331	1,44578	0,0475896
0,0077	3,9235669	292,65	0,00000102	192331,7	1,3608	1,197	1,316804	1,553254	0,0388372
0,009167	4,670913	293,05	0,000001015	230094,2	1,8774	1,7262	1,416368	1,515172	0,0285317
0,010833	5,5201699	293,45	0,000001	276008,5	2,9232	2,394	1,200678	1,716704	0,0204349
0,012467	6,3524416	294,35	0,00000098	324104,2	4,221	3,213	1,072078	1,893336	0,0155078
0,0133	6,7770701	295,85	0,000000932	363576,7	4,032	3,5658	1,3241	1,567981	0,0144253

8.) Rachunek błędu ∆λ

∆(∆h)=1 [mmHg]

∆(∆h)=0,013 [mH₂O]

∆Q_v=1 l/min=0,001/60 [m³/s]

9.) Wykresy zależności współczynnika strat lokalnych od liczby Reynoldsa.

10.) Wnioski:

Współczynnik strat lokalnych ma wartość prawie stałą, gdyż przepływ jest turbulentny. Powstałe błędy w końcowych charakterystykach wynikają przede wszystkim z niedokładności odczytywanych pomiarów. Lepszą metodą jest metoda I (oparta na równaniu Bernoulliego), w której nie jest potrzebny współczynnik strat liniowych wyliczanego z empirycznego wzoru Blasius'a. W metodzie II nasze obliczenia obarczone są dodatkowym błędem wynikającym z błędu pomiaru . Element, w którym następuje strata lokalna powoduje zaburzenie przepływu, czego efektem jest zniekształcenie profilu prędkości. Mogą pojawić się wiry, strefy recyrkulacji, itp. W wyniku tych zaburzeń na wlocie i wylocie z elementu, w którym występuje strata lokalna, obarczony będzie dużym błędem. Inną przyczyną błędów była mała czystość cieczy. Na obydwu wykresach zauważalne jest znaczne odchylenie od linii trendu dwóch ostatnich punktów, co związane jest zapewne z błędnym odczytem użytych do obliczeń wartości.

---