Imię i nazwisko: Joanna Zielińska |
Ćwiczenie M7 Wyznaczanie liczby Reynoldsa
|
Kierunek i rok studiów: Ochrona środowiska I |
|
|
Ocena ze sprawozdania: |
Nazwisko prowadzącego zajęcia: dr Migalska-Zalas |
|
CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Przepływ laminarny i turbulentny cieczy
Przepływ laminarny (warstwowy) jest pojęciem stosowanym do określenia przypadku, gdy strumień cieczy lub gazu stanowi zespół warstw przemieszczających się jedna względem drugiej bez ich mieszania, a prędkość w każdym punkcie jest jednoznacznie określona. Przy małych prędkościach przepływ płynu przez gładką rurę jest laminarny, a ze względu na lepkość największa prędkość przepływu jest w środku - wzdłuż osi przekroju podłużnego rury.
Natomiast przepływ turbulentny (wirowy) jest określeniem ruchu warstw płynu, podczas którego prędkość maksymalna przepływu przekroczy pewną charakterystyczną dla danego płynu wartość „krytyczną”. Następuje wtedy mieszanie płynu, w efekcie czego powstają wiry - stąd też określenie przepływu turbulentnego, który ze swej natury jest zmienny w czasie. Prędkość przestaje być wtedy prostą funkcją współrzędnych położenia.
Przy niewielkich prędkościach strumienia ruch jest laminarny, a przy przekroczeniu pewnej prędkości granicznej przechodzi w ruch turbulentny. Przejście ruchu laminarnego w turbulentny zachodzi przy stałej wartości granicznej bezwymiarowego parametru nazywanego liczbą Reynoldsa:
Re = lv / υ = lvς / µ
Gdzie:
Re - liczba Reynoldsa
l - średnica rury
v - średnia prędkość przepływu]
υ - lepkość kinematyczna
ς - gęstość płynu
µ - lepkość dynamiczna
Przy osiągnięciu pewnej wartości liczby Reynoldsa przepływ cieczy przestaje być laminarny i przybiera charakter turbulentny. Gdy chodzi o przepływ cieczy przez rurki o ścianach gładkich, krytyczna wartość liczby Reynoldsa wynosi około 1160. Dla innych kształtów ciał opływanych krytyczne wartości Re uzyskać można tylko doświadczalnie.
Równanie Poiseuille'a
Gdzie:
V / t - objętość cieczy przepływającej w jednostce czasu
r - promień wewnętrzny rurki
l - długość rurki
p1 - p2 - różnica ciśnień na końcach rurki
- współczynnik lepkości
CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
Tabela wyników pomiarów:
lp. |
∆h [m] |
t1 [s] |
t2 [s] |
t3 [s] |
tśr [s] |
V / t [m3 / s] |
l [m] |
1. |
0,24 |
180 |
171 |
178 |
176 |
0,0284 x 10-4 |
1 |
2. |
0,19 |
190 |
185 |
192 |
189 |
0,0265 x 10-4 |
1 |
3. |
0,17 |
210 |
206 |
215 |
210 |
0,0238 x 10-4 |
1 |
4. |
0,15 |
215 |
208 |
223 |
215 |
0,0233 x 10-4 |
1 |
5. |
0,13 |
252 |
245 |
260 |
252 |
0,0198 x 10-4 |
1 |
|
xi ( ∆h [m] ) |
yi ( V / t [m3 / s] ) |
xi yi [m4 / s] |
xi2 [m2] |
yi2 [m6 / s2] |
|
0,24 |
0,0284 x 10-4 |
0,0068 x 10-4 |
0,0576 |
0,00332 x 10-8 |
|
0,19 |
0,0265 x 10-4 |
0,0050 x 10-4 |
0,0361 |
0,00130 x 10-8 |
|
0,17 |
0,0238 x 10-4 |
0,0040 x 10-4 |
0,0289 |
0,00084 x 10-8 |
|
0,15 |
0,0233 x 10-4 |
0,0035 x 10-4 |
0,0225 |
0,00051 x 10-8 |
|
0,13 |
0,0198 x 10-4 |
0,0026 x 10-4 |
0,0169 |
0,00029 x 10-8 |
|
0,88 |
0,1218 x 10-4 |
0,0219 x 10-4 |
0,162 |
0,00626 x 10-8 |
Obliczam wartość średnią tśr:
Obliczam wartość
:
Wartość V jest równa: V = 5 x 10-4 m3
Obliczam współczynnik nachylenia metodą regresji liniowej:
Obliczam odchylenie standardowe:
Znając współczynnik nachylenia a, obliczam promień wewnętrzny rurki:
Wartości podane:
Obliczam niepewność promienia wewnętrznego:
Obliczam liczbę Reynoldsa: