Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ć

wiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

1 z 3

Ć

WICZENIE 8.

DOŚWIADCZENIE DARCY’EGO

Cel

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

•

Metodami pomiaru wydatku i niewielkich ciśnień;

•

Podstawami teoretycznymi ruchu filtracyjnego;

•

Równiem Darcy;

•

Analizą błędów pomiarowych;

Zakres ćwiczenia:

•

Wyznaczenie wartości współczynnika filtracji;

•

Porównanie wyników doświadczalnych z teoretycznymi;

•

Wyznaczenie spośród mierzonych wielkości tej, która ma największy wpływ na

niepewność pomiarową wyznaczenia współczynnika filtracji;

Stanowisko pomiarowe

Model składa się z aparatu Darcyego – przezroczystego pionowego walca o długości

600 mm (pomiędzy punktami pomiaru ciśnienia) oraz średnicy wewnętrznej 140 mm. Walec

wypełniony jest próbką gruntu o nieznanej wartości współczynnika filtracji. Do walca

podłączono dwa piezometry – na za zasilaniem modelu i przed zrzutem oraz przewod

zrzutowy wyposażony w zawór do regulacji wielkości przepływu. Wielkość wydatku należy

wyznaczyć za pomocą naczynia pojemnościowego oraz pomiaru czasu stoperem.

Metodyka pomiarowa

Należy powoli otwierać i zamykać zawory kulowe – gwałtowne zmiany ciśnienia

grożą awarią instalacji.

Podczas pomiarów należy każdorazowo odczekać kilka minut w celu ustabilizowania

się warunków przepływu. Osiągnięcie warunków ruchu ustalonego jest obserwowane jako

ustalenie się rzędnej zwierciadła wody w piezometrach.

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ć

wiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

2 z 3

Pomiary

1.

Sprawdzenie modelu – zawór zrzutowy i zasilający powinien być zamknięty;

2.

Powoli otworzyć zawór zasilający dla uzyskania właściwej wartości przepływu.

3.

Poczekać na stabilizację poziomów wody w piezometrach;

4.

Odczytać wskazania piezometrów;

5.

Pomierzyć wielkość wydatku za pomocą menzurki i stopera.

6.

Zmienić wielkość wydatku za pomocą zaworu na zasilaniu;

7.

Powtórzyć punkty 3-6 zgodnie z tematem.

Analiza wyników pomiarowych:

•

Obliczenie wielkości przepływu:

czas

objetosc

=

=

t

V

Q

•

Prędkość należy wyznaczyć z zasady zachowania masy:

przekroju

pole

przeplyw

=

=

A

Q

υ

•

Zgodnie z prawem Darcyego prędkość filtracji może być wyznaczona z zależności:

dlugosc

cisnienia

strata

filtracji

ik

wspolczynn

L

h

k

⋅

=

∆

⋅

=

υ

•

Stąd współczynnik filtracji dany jest zależnością:

h

L

k

∆

⋅

=

υ

•

Prawo Darcyego opisuje ruch laminarny (Re < 5), liczba Reynoldsa opisana jest

zależnością:

lepkosci

ynnik

ny wspolcz

kinematycz

p

Re

10

ziaren

zastepcza

srednica

redkosc

d

⋅

=

⋅

=

ν

υ

dla potrzeb obliczeń można przyjąć wartość średnicy zastępcze ziaren z przedziału 0,25 –

0,5 mm; w praktyce wartość ta wyznaczana jest z krzywej przesiewu jako

reprezentatywna dla 10% najmniejszych ziaren

•

Przeprowadzić dyskusję błędów pomiarowych – dla obliczenia niepewności pomiarowej

można wykorzystać metodę różniczki zupełnej;

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki

Ć

wiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

3 z 3

•

Wyznaczyć spośród mierzonych wielkość, która ma największy wpływ na niepewność

pomiarową wyznaczenia współczynnika filtracji;

•

Opracować wnioski.