Politechnika Wrocławska Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów
|
Temat:
Badanie modelowego przelewu mierniczego
|
nr. ćw:
4.17. |
|
Piotr Pazdan Inż. Środ. rok II gr IV sekcja I
|
Data wykonania ćwiczenia:
|
Data i ocena:
|
|
Uwagi prowadzącego:
|
|||
1. Cel ćwiczenia:
wykonanie pomiarów dla modelu o znanej skali podobieństwa liniowego;
sporządzenie charakterystyki rzeczywistego przelewu mierniczego na podstawie wykonanych pomiarów;
2. Podstawy teoretyczne:
Przelew mierniczy pozwala określić natężenie przepływu strumienia cieczy na podstawie pomiaru wysokości spiętrzenia cieczy. Znając kształt przelewu ( równanie dA = b(z)dz ) oraz wzór na prędkość:
Po podstawieniu do wzoru: ;
i scałkowaniu otrzymujemy ostatecznie równanie strumienia przepływu w funkcji h dla przelewu prostokątnego::
;
Współczynnik przepływu określa równanie:
Siłami decydującymi w tym ruchu są siły ciężkości dlatego warunkiem częściowego podobieństwa przelewów jest równość liczb Froude`a. Dlatego wartości rzeczywiste wyliczamy ze wzorów:
; ; ;
3. Schemat stanowiska:
4. Wyniki pomiarów:
WARUNKI DOŚWIADCZENIA:
T = 17,4 OC = 290,4 K - temperatura płynu;
ρ = 998,704 kg/m3 - gęstość płynu;
b = 0,03 m;
hO = 0,005 m - minimalne spiętrzenie;
ζl = 1,21 - skala podobieństwa liniowego;
Tabela wyników
L.p
|
m/4,77 kg |
t s |
h` m |
hrz m |
Qm 10-3 m3/s |
Qrz 10-3 m3/s |
μ |
1. |
1 |
35,36 |
0,016 |
0,019 |
0,135 |
0,217 |
0,501 |
2. |
1 |
29,31 |
0,022 |
0,027 |
0,162 |
0,261 |
0,373 |
3. |
1 |
24,05 |
0,027 |
0,033 |
0,198 |
0,319 |
0,335 |
4. |
2 |
36,05 |
0,028 |
0,034 |
0,264 |
0,425 |
0,424 |
5. |
2 |
27,85 |
0,032 |
0,039 |
0,342 |
0,551 |
0,449 |
6. |
2 |
22,22 |
0,037 |
0,045 |
0,429 |
0,691 |
0,453 |
7. |
2 |
20,23 |
0,040 |
0,048 |
0,472 |
0,760 |
0,443 |
8. |
2 |
19,03 |
0,044 |
0,053 |
0,501 |
0,807 |
0,408 |
9. |
2 |
16,17 |
0,048 |
0,058 |
0,590 |
0,950 |
0,422 |
10. |
2 |
13,43 |
0,053 |
0,064 |
0,711 |
1,145 |
0,438 |
11. |
2 |
10,69 |
0,060 |
0,073 |
0,893 |
1,438 |
0,457 |
12. |
2 |
10,18 |
0,065 |
0,079 |
0,938 |
1,511 |
0,425 |
PRZYKŁADOWE OBLICZENIA ( dla pomiaru 12.):
1. Natężenie przepływu (modelowe i rzeczywiste ):
* 10-3 m3/s;
2. Wysokość spiętrzenia rzeczywistego hrz:
m;
3. Wyznaczanie współczynnika przepływu μ :
μsr = 0,427;
5. Rachunek błędów:
Obliczenia przeprowadzono dla pomiaru nr 12.
1. Błąd wartości Qm:
Δt = 0,01 s;
Δm = 0,005 kg;
m3/s;
δQ = (ΔQ/Q) * 100 % = (0,00141 / 0,938) * 100 % = 0,15 %
2. Błąd wartości współczynnika μ:
Δh = 0,001 m;
ΔQ = 0,0014 * 10-3 m3/s;
δμ = (Δμ / μ) * 100 % = (0,0006 / 0,425) * 100 % = 0,15 %;
6. Wnioski końcowe:
Otrzymana na podstawie pomiarów i podanej skali podobieństwa liniowego charakterystyka rzeczywistego przelewu mierniczego określa natężenie przepływu w funkcji wysokości spiętrzenia.
Wyznaczone punkty doświadczalne tworzą wykładniczą funkcję rosnącą Q = C * f ( h1,5 ). Jest ona weryfikowana wykresem dla μsr = 0,427. Pewne rozbieżności można uzasadnić dużą bezwładnością zwierciadła cieczy w wodowskazie, co powodowało niedokładny odczyt wartości h` ( wysokość spiętrzenia ).
Przelew mierniczy jest bardzo wygodną metodą pomiaru natężenia przepływu. Wyznaczenie wartości Q ogranicza się do pomiaru wartości spiętrzenia, co daje poprawne wyniki po spełnieniu warunku niezwilżania dolnej ściany przelewu.