Nr ćwiczenia: 3 |
Temat: Badanie wypływu cieczy ze zbiornika. |
IMiR, rok II C, gr. 8 |
Ryszard Wojas |
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie współczynników prędkości, kontrakcji i wydatku oraz wyznaczenie czasu wypływu cieczy ze zbiornika, a następnie porównanie otrzymanych rezultatów z wynikami uzyskanymi na drodze analitycznej. Badania dotyczą wypływów przez otwory małe oraz przez przystawki.
Schemat stanowiska pomiarowego i jego opis:
°
Stanowisko składa się ze zbiornika (1) o prostokątnym przekroju poprzecznym z ruchomą przegrodą (2) służącą do ustalania poziomu cieczy. Wypływ cieczy odbywa się przez otwór lub przystawkę (3). Pozioma listwa (4) z naniesioną podziałką milimetrową oraz wskaźnik (5) pozwalają określić współrzędne odpowiedniego punktu strumienia. Woda doprowadzona jest do zbiornika przewodem (6) przez zawór regulacyjny (7). Wodowskaz (8) służy do określenia poziomu wody w zbiorniku. Do wyznaczenia wydatku rzeczywistego należy użyć zlewki (9).
Obliczenia:
Wyznaczanie rzeczywistego współczynnika przepływu.
Dane:
gęstość wody
przyspieszenie ziemskie
średnica otworu
Objętość wody która wypłynęła ze zbiornika
Przekrój otworu
Rzeczywiste natężenie przepływu
Współczynnik prędkości ∝
Współczynnik przepływu μ
Współczynnik kontrakcj β
Wyznaczanie czasu wypływu cieczy ze zbiornika
Dane:
gęstość wody
przyspieszenie ziemskie
średnica otworu
powierzchnia naczynia
-teoretyczny czas wypływu
-Epsylon - błąd pomiarowy
Typ otworu lub przystawki: zbieżna |
Średnica otworu do = 6 mm |
|||||||||||||||||
|
Przekrój otworu fo = 28,274 mm2 |
|||||||||||||||||
Lp.: |
Wielkości zmierzone: |
Wielkości obliczone: |
||||||||||||||||
|
x |
y |
z |
V |
t |
Vrz |
x |
y |
z |
α |
β |
μ |
||||||
|
mm |
mm |
mm |
cm3 |
s |
Cm3/s |
m |
m |
m |
- |
- |
- |
||||||
1 |
445 |
150 |
445 |
1980 |
30 |
66,0 |
0,445 |
0,15 |
0,445 |
0,8612 |
0,917 |
0,790 |
||||||
2 |
380 |
|
495 |
2400 |
30 |
80,0 |
0,38 |
|
0,495 |
0,6973 |
1,140 |
0,795 |
||||||
3 |
385 |
|
465 |
2360 |
30 |
78,7 |
0,385 |
|
0,465 |
0,7289 |
0,996 |
0,726 |
||||||
|
średnia: |
|
|
|
Wnioski:
Z otrzymanych wyników można wysnuć wnioski iż różnice w czasach wypływu cieczy wyliczone i zmierzone różnią się ponieważ w czasie obliczeń należało poprawnie dobrać poszczególne współczynniki korygujące pewne uproszczenia obliczeniowe, w naszym przypadku są to: współczynnik prędkości, kontrakcji i wydatku. Uproszczenia natomiast te, które zostały przyjęte to np. założenie, że prędkość lustra wody jest równa zero, pominięcie tarcia między cząsteczkami cieczy oraz między cieczą a naczyniem. Błąd uzyskane z pomiarów zawierają się w granicach (3,896÷5,2)%, czyli wyniki są obarczone znacznymi błędami, które są sumą błędów spowodowanych przez znaczne uproszczenia w metodzie obliczeniowej jak również błędami uzyskanymi podczas pomiarów czasu wypływu cieczy ze zbiornika wskutek użycia prostych przyrządów pomiarowych i nie zapewnienia dobrych warunków pomiarowych.
3
9
8
7
6
5
4
3
2
1