Ćwiczenie: 4 |
Temat: Pomiar współczynnika lepkości powietrza.
|
Data wykonania ćwiczenia
|
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii |
|
|
Rok II, semestr 3 |
Ocena
|
|
1. Schemat ideowy i cel ćwiczenia.
Ćwiczenie polega na kilkukrotnym otwarciu zaworu zbiornika z wodą na czas ok.10 s, mierzeniu ilości wody jaka spłynie w tym czasie do naczynia, oraz dokonywanie dokładnych pomiarów; czasu otwarcia zaworu, oraz spadku ciśnienia powietrza na długości L = 1 m rury, przez którą ono płynie. Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika lepkości powietrza.
2. Wyniki i dane pomiarowe.
2.1 Wyniki pomiarowe;
Czas t [s] |
Spadek ciśnienia Δp1[Pa] |
Spadek ciśnienia Δp2[Pa] |
Objętość V[cm3] |
Spadek ciśnienia Δpśr[Pa] |
14 |
275 |
265 |
645 |
270 |
11 |
275 |
270 |
455 |
272,5 |
12 |
270 |
269 |
480 |
269,5 |
11 |
273 |
270 |
455 |
271,5 |
11 |
272 |
268 |
425 |
270 |
2.2 Dane pomiarowe;
D - średnica rurki przyrządu [m];
D=3,1 [mm];
L - długość rurki przyrządu[m];
L=1 [m].
3. Wykonywanie obliczeń na podstawie uzyskanych wyników.
3.1 Obliczanie objętościowego wydatku przepływu.
gdzie:
V - objętość wody w naczyniu = objętość przepływającego powietrza [m3];
t - czas przepływu powietrza [s].
3.2 Obliczanie współczynnika lepkości dynamicznej powietrza.
gdzie:
Δp - różnica ciśnień wskazana przez manometr [Pa];
D - średnica rurki przyrządu [m];
Q - objętościowy wydatek przepływu [m3/s];
L - długość rurki przyrządu[m];
π =3,14 - stała matematyczna.
3.3 Obliczanie prędkości średniej przepływu powietrza.
gdzie:
Q - objętościowy wydatek przepływu;
π =3,14 - stała matematyczna.
3.4 Obliczanie liczby Reynoldsa.
gdzie:
v - prędkość przepływu powietrza [m/s];
D - średnica rurki przyrządu [m];
ν - współczynnik kinematycznej lepkości powietrza [m2/s];
4. Wyniki obliczeń.
Q[m3/s] |
μ [kg∙m/s] |
Vśr [m/s] |
Re |
4,61 *10-5 |
1,32687*10-5 |
6,11093 |
1183,99 |
4,13*10-5 |
1,49479*10-5 |
5,47465 |
1060,71 |
4*10-5 |
1,52638*10-5 |
5,30233 |
1027.32 |
4,13*10-5 |
1,48931*10-5 |
5,47465 |
1060,71 |
3,86*10-5 |
1,58468*10-5 |
5,11675 |
991,37 |
Stałe fizyczne:
ρ = 1,2 [kg/m3]- gęstość powietrza;
=1,6∙10-5 [m2/s] - współczynnik kinematycznej lepkości powietrza [m2/s];
Wnioski;
W każdym z wykonanych pomiarów liczba Reynolds'a jest mniejsza od 2300, w związku z tym wnioskujemy, że badane przepływy powietrza w rurce urządzenia jest laminarny.
4