Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki Ćwiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

ĆWICZENIE 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.

1 z 3

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki Ćwiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

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:

V

objetosc

Q =

=

t

czas

• Prędkość należy wyznaczyć z zasady zachowania masy: Q

przeplyw

υ = =

A

pole p

rzekroju

• Zgodnie z prawem Darcyego prędkość filtracji może być wyznaczona z zależności: k ⋅ h

∆

wspolczyn i

n k filtracji ⋅ strata cisnienia υ =

=

L

dlugosc

• Stąd współczynnik filtracji dany jest zależnością:

⋅ L

k = υ

h

∆

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

υ ⋅ d

p redkosc ⋅ srednica zastepcza ziaren Re

10

=

=

ν

kinematyc n

z y wspolc y

z nnik l

epkosci

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; 2 z 3

Zakład Budownictwa Wodnego i Hydrauliki Ćwiczenie 8

Laboratorium z Mechaniki Płynów

Studia Inżynierskie

• Wyznaczyć spośród mierzonych wielkość, która ma największy wpływ na niepewność pomiarową wyznaczenia współczynnika filtracji;

• Opracować wnioski.

3 z 3