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 Δp[Pa] |
Objętność V[mm3] |
10,2 |
173 |
260 |
9,9 |
174 |
255 |
10,1 |
172 |
260 |
10,2 |
176 |
260 |
10,1 |
179 |
260 |
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:
V - objętość wody w naczyniu = objętość przepływającego powietrza [m3];
L - długość rurki przyrządu[m];
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 |
2,55 *10-5 |
1,53384*10-5 |
3,378937 |
655,5138 |
2,58*10-5 |
1,5267*10-5 |
3,41438 |
662,3898 |
2,57*10-5 |
1,51003*10-5 |
3,412392 |
662,004 |
2,55*10-5 |
1,56044*10-5 |
3,378937 |
655,5138 |
2,57*10-5 |
1,57148*10-5 |
3,412392 |
662,004 |
3.5 Obliczanie wartości średniej współczynnika dynamicznej lepkości powietrza:
gdzie:
n - liczba pomiarów;
μ - współczynnik dynamicznej lepkości powietrza (obliczony z wyników danego pomiaru) [kg/m∙s];
μśr = 1,7505 ∙ 10-5 [kg/m∙s]
3.6 Obliczanie odchylenia standardowego:
Sμ = 2,51 ∙ 10-7 [kg/m∙s]
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.
1