Laboratorium z mechaniki płynów |
||
Temat ćwiczenia: Reakcja hydrodynamiczna strumienia cieczy na nieruchomą przeszkodę |
Data ćwiczenia: 03.31.2003 |
|
IMiR II E grupa |
Turek Radomir |
Ocena: |
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie reakcji wywieranej przez strumień wody na płytkę, a następnie porównanie wyników doświadczenia z wartością reakcji uzyskaną na drodze teoretyczno-obliczeniowej
Schemat stanowiska pomiarowego:
1-płytka , 2- dysza , 3- kątomierz , 4- rotometr , 5- zawór , 6- układ dźwigni , 7-obudowa ,
8- odpływ wody
Opis:
Płyta płaska czołowa(1) pod wpływem reakcji hydrodynamicznej strumienia cieczy wypływającej z dyszy (2) przemieszcza się pionowo, przy czym układ prętowy (6) zapewnia utrzymanie prostopadłego położenia płyty względem napływającego strumienia cieczy. Wielkość odchylenia prętów(6) od pionu można odczytać ze wskaźnika kątowego (3).Natężenie przepływu cieczy mierzymy rotametrem (4) a jego wartość możemy kontrolować za pomocą zaworu(5).Obudowa(7) zapewnia swobodny przepływ wody .
Dane:
masa płytki mpł =0,06690[kg]
masa łącznika mł =0,04525[kg]
średnica dyszy d =0,004[m]
masa prętów pionowych mpr= 0,01705[kg]
gęstość wody
Metodyka pomiarów:
Przed przystąpieniem do ćwiczenia sprawdzić sprzęt pomiarowy i badany.
Pomiary przeprowadzamy dla kilku ustalonych wartości wychylenia płyty ,ustalając każdorazowo wartość natężenia strumienia wody. Cały cykl pomiarowy powtarzamy trzykrotnie.
Metodyka obliczeń:
Zależność między siłami ciężkości i kątem wychylenia układu a reakcją strumienia wody wyznacza się w oparciu o zasadę prac przygotowanych.
Reakcji strumienia cieczy R przeciwdziałają siły ciężkości m*g elementów ruchomych prętów ,które można przyłożyć w ich środkach ciężkości .
Obliczenia:
Reakcja strumienia na płytę:
Reakcja strumienia na płytę obliczona teoretycznie:
Błąd względny pomiarów:
Zestawienie danych:
Natężenia przepływu |
110 |
210 |
310 |
Natężenia przepływu |
0.0000305 |
0.0000583 |
0.0000888 |
Kąt wychylenia |
3 |
11 |
25,5 |
|
4 |
12 |
25 |
|
3 |
11 |
25.5 |
Średni kąt wychylenia |
3.333 |
11.333 |
25.333 |
Reakcja strumienia na płytę R[N] |
0,0864 |
0,2953 |
0,6146 |
Reakcja teoretyczna Rteor[N] |
0,0721 |
0,2481 |
0,5860 |
Błąd względny pomiarów [%] |
16,5 |
15,98 |
4,88 |
Wnioski:
Opierając się na celu ćwiczenia należy szczególną uwagę zwrócić na różnice pomiędzy reakcją hydrodynamiczna(teoretyczna) a obliczeniowa, skąd się biorą takie różnice i dlaczego?
Dokonane przez nas pomiary okazały się być obarczonymi pewnym błędem, nawet 13 %.
Wynika to z użytej aparatury(mało dokładnej), która przez swą budowę generowała dodatkowe straty energii np.: połączenie dyszy z obudowa, niedokładność pomiaru rotametrem. Należy również zwrócić uwagę na fakt, że pomimo ogólnie przyjętej błahości danego zagadnienia (reakcji hydrodynamicznej) jest to część hydromechaniki która stanowi bardzo ważny jej element, gdyż zjawisko to jest bardzo często wykorzystywane i uwzględniane w różnego rodzaju obliczeniach i projektach.