Szczecin, 1.04.2009r.

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA

Katedra Budownictwa Wodnego

Sprawozdanie

z ćwiczeń laboratoryjnych z „Hydrauliki”

Ćwiczenie nr 1

Temat ćwiczenia: „Wyznaczanie granicznej liczby Reynoldsa”

Rok I, Gr.

1. Część teoretyczna.

Wykonane ćwiczenie ma na celu wyznaczenie granicznej liczby Reynoldsa. Ruch możemy sklasyfikować ze względu na sposób poruszania cząstek. Wyróżniamy ruch laminarny, czyli taki, w którym cząstki cieczy poruszają się po torach równoległych. Innym jest ruch burzliwy, w którym występuje intensywne mieszanie się cząstek płynu. Charakter ruchu z punktu widzenia sposobu poruszania się cząstek określa bezwymiarowa liczba Reynoldsa Re. Wyraża się ją wzorem:

Re= v_śr* d/ ν

gdzie: ν- kinematyczny współczynnik lepkości [m²/s]

v- średnia prędkość przepływu [m/s]

d- średnica przewodu [m]

Graniczne wartości pozwalające określić rodzaj ruchu (w przypadku rurociągów) wynoszą:

Re < 2320 - ruch laminarny

Re ε [2320, 4000] - niestabilny rodzaj przepływu

Re > 4000 - ruch turbulentny

Ćwiczenie polega na obserwacji zachowania się strugi barwnika przy różnych średnich prędkościach przepływu wody w przewodzie o średnicy 10mm i na obliczeniu liczby Reynoldsa. Urządzenie (schemat na rysunku) użyte w tym doświadczeniu pozwala na regulację prędkości przepływu zarówno wody jak i barwnej strugi. Podczas przepływu o charakterze laminarnym strugi cieczy są równoległe i nie następuje wymiana elementów płynu pomiędzy sąsiednimi warstwami. Struga barwnika rysuje się ostro i wyraźnie, biegnąc prawie równolegle do ścianki przewodu. Powyżej pewnej prędkości przepływu w rurze struga ta tuż za wylotem rurki podlega intensywnemu rozproszeniu, a następnie bardzo prędko zabarwia całą masę wody w przewodzie.

2. Stanowisko pomiarowe

3. Przebieg ćwiczenia.

1)Otworzyć dopływ wody do stanowiska i odczekać do momentu ustalenia się poziomu wody na przelewie w zbiorniku zasilającym.

2)Pomierzyć temperaturę wody w zbiorniku.

3)Otworzyć minimalnie odpływ wody i równocześnie dopływ barwnika.

4)Zwiększać płynnie prędkość wody w przewodzie do momentu uzyskania ruchu burzliwego.

5)Pomierzyć wydatek dwukrotnie.

6)Ruch burzliwy wywołać 5- krotnie dla każdego przewodu.

4. Tabela pomiarów wraz z wynikami:

Lepkość kinematyczna ν wartość dla temperatury wody 16°C

Temperatura wody 16°C

Lepkość kinematyczna ʋ [m²/s] =1,112 * 10^-6

Lepkość kinematyczna ʋ [cm²/s] = 0,01112

Pole przekroju

5. Obliczenia:

Wzory wykorzystane przy obliczeniach:

6. Analiza błędów:

6.1. Błędy urządzeń pomiarowych:

V (objętość) - pomiar dokonywany w ml , błąd wynosi 0,005 L

T (czas stopera) - błąd maksymalny wynosi 0,01 s

Błędy wykonane przez osoby dokonujące pomiarów:

• Odchyłki w momencie rozpoczynania pomiaru stoperem i wsadzeniu miernika pod strugę wody

• Odchyłki w momencie kończenia pomiaru stoperem i wyciągania miernika spod strumienia wody

• Możliwe niedokładne odczytanie wartość ml z miarki z powodu nie równości podłoża, zaniedbania odczytującego <nie przykucnięcia>

• Złe ustawienie punktu przejścia wody z ruchu laminarnego w turbulentny

• Nie zapewnienie stałej wysokości zwierciadła wody w zbiorniku z którego mierzyliśmy przepływ wody (zmiana parcia i przepływu)

6.2. Niepewności pomiarowe:

Niepewność pomiarowa czasu:

Niepewność pomiarowa objętości:

Niepewność pomiarowa liczby Reynoldsa:

7.Wnioski:

Liczba Reynoldsa jest wykorzystywana w wyznaczaniu laminarnego przepływu cieczy, można również za pomocą tej liczby lepkość cieczy.

Ponad to doświadczenie Reynoldsa wykazuje, że mamy do czynienia z dwoma rodzajami ruchu. Ruch, przy którym cząsteczki cieczy poruszają się po torach równoległych nazywany jest ruchem warstwowym lub laminarnym. Drugi rodzaj ruchu nazywany jest ruchem burzliwym lub turbulentnym.

---