Magdalena y
ródłowska gr7, poniedziałek godz.14:30
Ustalony wypływ przez otwory
1.Cel ćwiczenia i krótki wstęp teoretyczny.
Celem naszego ćwiczenia jest określenie wartości współcznnika ź dla otworu.
Następnie porówanie krzywych konsumcyjnych.
Wypływ określa ilość cieczy jaka wydostaje się przez otwór w zbiorniku z cieczą.
Ruch ustalony jest to ilość cieczy, która wypływa w jednostce czasu przez
otwór. Jest ona uzupełniana takim samym dopływem cieczy do zbiornika. Dzięki
czemu poziom zwierciadła wody w zbiorniku, za czym idzie ciśnienie w obszarze
wypływu i prędkość wypływu nie ulega zmianie. W naszym przypadku nie dzielimu
otworów na mały i duży, ponieważ prędkość zależy od różnicy poziomu zwierciadła
wody a nie od zagłębienia otworu pod zwierciadłem cieczy.
Wzory:
Qteoretyczne = µ × A× 2gH [cm3 / s]
p
QDowiadcza ln e
µ = [- ]
QTeoretyczne
gdzie:
źp-współczynnik wypływu
ź-współczynnik wydatku otworu
A-powierzchnia otworu [cm²]
Q-natężenie przepływu [cmł/s]
g-przyspieszenie ziemskie 9,81 [m/s²]
2.Przebieg ćwiczenia.
Ustalamy wymiary otworu oraz rzędne środka otworu.Następnie odczytujemy 'zero'
wodowskazu przelewu wytarowanego.Otwieramy zawór i ustalamy dowolny,
sięgajacy powyżej górnej krawędzi otworu poziom wody w korycie.Gdy zwierciadło
wody w korycie ustawi się odczytujemy na wodowskazie przelewu wysokość
przelewającej się wody h. Dzięki jej krzywej konsumcyjnej określamy rzeczywistą
wartość przepływu Q.Następnie odczytujemy poziom wody w korycie używając
wodowskazu i na podstawie tego ustalamy głębokość H.Za pomocą wodowskazu
mierzymy średnicę strugi w przekroju, w którym struga uległa największemu
zwężeniu. Powyższe czynności powtarzamy dla różnych przepływów Q.
3.Przykładowe obliczenia.
Obliczanie wartości współczynnika ź dla punktu 1.
Qteoretyczne = µ × A× 2gH [cm3 / s]
p
źp=0,82
A= d²/4
QDowiadcza ln e
µ = [- ]
QTeoretyczne
gdzie:
d-średnica otworu równa 1 cm
źp-współczynnik wypływu
ź-współczynnik wydatku otworu
A-pole przekroju otworu[cm²],d -Å›rednica otworu [cm]
Q-przepływ[cmł/s]
H  głębokość od zwierciadła wody w korycie do środka otworu [cm]
g  przyspieszenie ziemskie [cm/s2]
A=0,785 cm²
Qteoretyczne=0,82·0,785 · 2Å"981Å"0,51 =20,3619cmÅ‚/s
"
ź=17,5/20,3619=0,8594
źśr=21,92/25=0,8768
4.Tabela z platformy elf nr. 208 i tabela z wynikami obliczeń
Nr H[cm] Q[cmł/s] Qteorety czne ź
1 0,51 17,50 20,3619 0,8594
2 0,71 21,10 24,0249 0,8783
3 0,93 24,00 27,4963 0,8728
4 1,13 26,50 30,3090 0,8743
5 1,33 29,10 32,8820 0,8850
6 1,56 31,60 35,6119 0,8873
7 1,74 32,80 37,6104 0,8721
8 1,91 34,40 39,4049 0,8730
9 2,13 35,80 41,6124 0,8603
10 2,39 38,40 44,0790 0,8712
11 2,56 40,60 45,6198 0,8900
12 2,72 41,10 47,0238 0,8740
13 2,92 43,20 48,7219 0,8867
14 3,13 43,40 50,4435 0,8604
15 3,41 46,60 52,6514 0,8851
16 3,53 47,30 53,5698 0,8830
17 3,75 49,10 55,2139 0,8893
18 4,00 49,60 57,0247 0,8698
19 4,18 51,20 58,2936 0,8783
20 4,37 51,20 59,6038 0,8590
21 4,62 54,60 61,2850 0,8909
22 4,87 55,60 62,9213 0,8836
23 5,05 56,50 64,0735 0,8818
24 5,28 56,80 65,5164 0,8670
25 5,52 59,20 66,9889 0,8837
6.Wykres z krzywą konsumcyją teoretyczną i doświadczalną.
Krzywa konsumcyjna teoretyczna i doświadczalna
6,00
5,00
4,00
Q[cmł/s]
Regresja liniowa dla Q[cmł/s]
3,00
Qteoretyczne
Regresja liniowa dla Qteore-
2,00
tyczne
1,00
0,00
10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00
Q[cmł/s]
7. Wnioski
Na wyniki, z których utworzyliśmy krzywą konsumcyjna doświadczalną i
teoretyczną nie mieliśmy wpływu, ponieważ zostały one pobrane z platformy.
Jednak możemy spekulować, że na błędy miała wpływ zużyta aparatura,
niedokładne odczyty z wodomierzy, a także błędy ludzkie podczas
wykonywania doświadczenia. Nie wielka ilość punktów odbiega od lini trendu
więc możemy stwierdzić, że ćwiczenie zostało wykonane poprawnie, bez
większych błędów.
H[cm]