Mechanika Płynów - sprawozdanie z ćw.2

Badanie wypływu cieczy ze zbiornika

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pomiarem prędkości wypływu cieczy ze zbiornika. Obliczenia współczynników prędkości, wydatku i kontrakcji, a także obliczenie czasu wypływu cieczy ze zbiornika i porównanie go z wynikami obliczeń analitycznych.

2. Schemat stanowiska pomiarowego

1. Zbiornik z płynem (wodą), 2. Miarka do mierzenia poziomu cieczy, 3. Przegroda,  4. Przewód doprowadzający wodę, 5. Zawór, 6. Listwa z naciętą miarką, 7. Wskaźnik odległości, 8.Otwór z przystawką, 9. Zbiornik wody, która wypłynęła przez otwór (8), służący pośrednio do określenia masy wody.

3. Podstawowe wzory

1. Przekrój otworu
   
   
   

2. Strumień objętości
   
   
   
   m_w - masa wody
   t - czas wypływu
   ρ_w - gęstość wody
   A - pole przekroju otworu wylotowego
   
   - prędkość wypływu cieczy
   g - przyspieszenie ziemskie
   z - wysokość lustra wody

3. Współczynnik prędkości
   
   

4. Współczynnik kontrakcji
   
   
   f_s - przekrój strugi

5. Współczynnik wydatku
   
   

6. Wyliczenie współczynnika wydatku
   
   

7. Obliczenie współczynnika prędkości
   
   

8. Obliczanie współczynnika kontrakcji
   
   

4. Obliczenia

Przystawka stożkowo rozbieżna								Przystawka walcowa
Dane:								Dane:
Typ otworu	X	Y	Z	V	t	Vrz		X	Y	Z	α	μ	Β
		mm	mm	mm	ml	s			m	m	m	-	-	-
Przystawka stożkowo rozbieżna	394	150	387,5	1580	30			0,394	0,15	0,3875	0,82	0,56	0,68
Przystawka walcowa	359	150	382	1940	30			0,359	0,15	0,382	0,75	0,83	1,1

5. Wnioski

Badaliśmy wypływ ustalony ze zbiornika cieczy dla dwóch rodzajów przystawek. Zaobserwowaliśmy różnice w prędkościach strug, ich objętości i zasięgu w zależności od rodzaju przystawki. Współczynniki prędkości również są znacząco różne dla obu przypadków. Przyczyną tego jest zjawisko kontrakcji (zwężenia strugi). Jest ono skrajnie wysokie w przypadku przystawki walcowej. Współczynnik wydatku jest iloczynem współczynnika prędkości i kontrakcji. Dzięki niemu dowiemy się o rzeczywistym wydatku wypływu cieczy przez otwór. Wartości obliczone mogą różnić się od rzeczywistych, przyczyną tego mogą być błędy niedokładnego odczytania wartości, wahanie się wysokości poziomu lustra wody, niedokładnie odmierzony czas oraz zaokrąglenia obliczeniowe.

Piotr Denik

Marcin Król

---