POLITECHNIKA OPOLSKA
w OPOLU
Laboratorium mechaniki płynów
Temat: Przepływ cieczy w ośrodku porowatym.
Radosław Zajdel
wydz. Mechaniczny
kier. Mechanika i Budowa Maszyn
rok III sem. VI
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika filtracji podczas laminarnego przepływu cieczy przez warstwę porowatą.
Tabela pomiarowa:
Wskazania rotametru w działkach |
Wysokość cieczy w piezometrach [cm] |
||
|
1 |
2 |
3 |
5 |
4,8 |
12,1 |
17,9 |
11 |
5,3 |
14,9 |
22,2 |
15 |
5,6 |
16,9 |
25,8 |
20 |
5,8 |
18,9 |
29,3 |
25 |
6 |
22,2 |
34,9 |
D = 80 [mm] = 0,08 [m]
L1 = 43,5 [cm] = 0,435 [m]
L2 = 43,7 [cm] = 0,437 [m]
Średnica granulatu d = 3 [mm] = 0,003 [m]
Porowatość złoża m = 0,85 (odczytane z wykresu krzywej przesiewu)
Charakterystyka wzorcowania rotametru:
Wskazania rotametru |
Natężenie przepływu [cm3/s] |
10 |
48 |
100 |
180 |
Równanie prostej wzorcowania rotametru ma postać: y = 1,466x + 33,34
y - natężenia przepływu
x - wskazania rotametru
Wskazania rotametru w działkach |
Natężenie przepływu [cm3/s] |
5 |
40,67 |
11 |
49,46 |
15 |
55,33 |
20 |
62,66 |
25 |
69,66 |
Obliczenie prędkości filtracji:
Pole przekroju zbiornika:
Natężenie przepływu [cm3/h] |
Prędkość filtracji [cm/s] |
40,67 |
0,809 |
49,46 |
0,984 |
55,33 |
1,101 |
62,66 |
1,246 |
69,66 |
1,385 |
Obliczenie spadków hydraulicznych
ΔH - różnica wskazań piezometrów w
odpowiednich punktach odbioru ciśnień
L - droga płynu pomiędzy punktami odbioru
ciśnień
Obliczenie współczynnika filtracji k
Sprawdzenie czy ruch filtracyjny podlega prawu Dracy'ego
gdzie :
d - miarodajna średnica ziarn ,
ν - kinematyczny współczynnik lepkości cieczy = 1,5*10-6 [m2/s]
Lp |
Qrz |
V |
Re |
|
|
|
|
1 |
40,67 |
0,809 |
17,08 |
2 |
49,46 |
0,984 |
20,78 |
3 |
55,33 |
1,101 |
23,25 |
4 |
62,66 |
1,246 |
26,31 |
5 |
69,66 |
1,385 |
29,25 |
Dla L1 = 0,435 [ m ]
Lp
|
ΔH |
J |
K |
|
|
[ mm H2O] |
[ Pa ] |
|
|
1 |
121 |
1187,01 |
3,66 |
22,10 |
2 |
149 |
1461,69 |
2,97 |
33,13 |
3 |
169 |
1657,89 |
2,62 |
42,02 |
4 |
189 |
1854,09 |
2,34 |
53,24 |
5 |
222 |
2177,82 |
1,99 |
69,59 |
Dla L2 = 0,437 [ m ]
Lp |
ΔH |
J |
K |
|
|
[ mm H2O]
|
[ Pa ] |
|
|
1 |
179 |
1755,99 |
2,48 |
32,62 |
2 |
222 |
2177,82 |
1,99 |
49,44 |
3 |
258 |
2530,98 |
1,72 |
64,01 |
4 |
293 |
2874,33 |
1,52 |
81,97 |
5 |
349 |
3423,69 |
1,27 |
109,05 |
Wnioski:
Wyznaczaliśmy współczynnik filtracji złoża porowatego przez które przepływała woda pomiędzy odpowiednimi punktami pomiarowymi na drodze L1 i L2. Sprawdzaliśmy także czy ruch filtracyjny płynu podlegał prawu Darcy'ego. Jak się okazało ruch płynu nie podlegał temu prawu. Oznacza to, że ruch filtracyjny płynu nie był przepływem laminarnym. Jest to spowodowane dosyć dużą porowatością złoża przez które przepływała woda średnica granulatu wynosiła d=0,003 [m].