Katedra Energetyki i Ochrony Środowiska

Laboratorium z mechaniki płynów

Temat dwiczenia:

„Reakcja hydrodynamiczna strumienia

cieczy na nieruchomą przeszkodę”

Data dwiczenia:

06.04.2010r.

Grupa 13A

WIMiR

Mleczko Agnieszka

Ocena:

1. Cel dwiczenia:

Celem dwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie reakcji wywieranej przez strumieo

wody na płytkę, a następnie porównanie wyników doświadczenia z wartością reakcji
uzyskaną na drodze teoretyczno-obliczeniowej.

2. Schemat stanowiska pomiarowego:

1 – płyta
2 – struga wody
3 – dysza
4 – układ
prętowy
5- wskaźnik
kątowy
6 – obudowa
7 – zawór
8 – rotametr
9 – łącznik
10. odpływ wody

Opis:

Płyta płaska czołowa(1) pod wpływem reakcji hydrodynamicznej strumienia cieczy

wypływającej z dyszy (2) przemieszcza się pionowo, przy czym układ prętowy (6) zapewnia
utrzymanie prostopadłego położenia płyty względem napływającego strumienia cieczy.
Wielkośd odchylenia prętów(6) od pionu można odczytad ze wskaźnika kątowego .

(3).Natężenie przepływu cieczy mierzymy rotametrem (4) a jego wartośd możemy
kontrolowad za pomocą zaworu(5).Obudowa(7) zapewnia swobodny przepływ wody .

3. Schemat zawieszenia płytki:

m

r

– masa tarczy

m

pr

– masa pręta

m

p

– masa płyki

4. Dane:

masa płytki m

pł

=0.06690[kg]

masa tarczy m

r

=0.04525[kg]

masa prętów m

pr

= 0.01705[kg]

średnica dyszy d =0.004[m]

gęstośd wody











3

1000

m

kg



przyspieszenie ziemskie g =









2

81

.

9

s

m

5. Metodyka pomiarów:

Przed przystąpieniem do dwiczenia sprawdzid sprzęt pomiarowy i badany. Pomiary

przeprowadzamy dla kilku ustalonych wartości wychylenia płyty ,ustalając każdorazowo
wartośd natężenia strumienia wody. Cały cykl pomiarowy powtarzamy trzykrotnie.

6. Metodyka obliczeo:

Zależnośd między siłami ciężkości i kątem wychylenia układu a reakcją strumienia wody

wyznacza się w oparciu o zasadę prac przygotowanych.

Reakcji strumienia cieczy R przeciwdziałają siły ciężkości P = m∙g elementów ruchomych

prętów, które można przyłożyd w ich środkach ciężkości .

7. Pomiar:

L.p.

α[°]

𝑄

1

[

𝑙

ℎ

]

𝑄

2

[

𝑙

ℎ

]

𝑄

3

[

𝑙

ℎ

]

𝑄

ś𝑟

[

𝑙

ℎ

]

𝑅

𝑑𝑜ś

[

𝑚

3

𝑠

]

1.

12

215

215

215

215

5.97∙10

-5

2.

22

290

290

290

290

8.06∙10

-5

3.

38

385

385

390

387

1.075∙10

-4

8. Obliczenia:

Teoretyczne obliczenie reakcji strumienia na płytkę:







tg

g

m

m

m

R

l

pl

pr

teor











R

teor1

= (0.0669 0.04525 0.01705) ∙ 9.81 ∙tg12° = 0.2694 [N]

Rt

eor2

= (0.0669 0.04525 0.01705) ∙ 9.81 ∙tg22° = 0.5124 [N]

R

teor3

= (0.0669 0.04525 0.01705) ∙ 9.81 ∙tg38° = 0.9902 [N]

Rzeczywiste obliczenie reakcji strumienia na płytkę:

2

2

4

V

d

R

rz













𝑅

𝑟𝑧1

=

4

𝜋

∙

1000

0.004

2

∙ (5.97 ∙ 10

−5

)

2

= 0.2836 [𝑁]

𝑅

𝑟𝑧2

=

4

𝜋

∙

1000

0.004

2

∙ (8.06 ∙ 10

−5

)

2

= 0.5170 [𝑁]

𝑅

𝑟𝑧1

=

4

𝜋

∙

1000

0.004

2

∙ (1.075 ∙ 10

−4

)

2

= 0.9196 [𝑁]

Błąd względny pomiarów:

%

100







R

R

R

teor



𝜀

1

=

0.2836 − 0.2694

0.2836

∙ 100% = 5%

𝜀

2

= |

0.5170 − 0.5124

0.5170

∙ 100% | = 0.8%

𝜀

3

= |

0.9196 − 0.9902

0.9196

∙ 100%| = 7.6%

9. Wnioski:

Opierając się na celu dwiczenia należy szczególną uwagę zwrócid na różnice pomiędzy

reakcją hydrodynamiczną (teoretyczną) a obliczeniową. Dokonane przez nas pomiary okazały
się byd obarczonymi pewnym błędem, nawet 7.6 %. Wynika to z małej sprawności
stanowiska pomiarowego ), które przez swą budowę generowała dodatkowe straty energii
przez m.in. połączenie dyszy z obudowa, niedokładnośd pomiaru rotametrem.