Szczecin, 29.03.2007r.

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA

Katedra Budownictwa Wodnego

Sprawozdanie

z ćwiczeń laboratoryjnych z „Hydrauliki”

Ćwiczenie nr 1

Temat ćwiczenia: „Wyznaczanie granicznej liczby Reynoldsa”

Rok I, Gr. VII

Filip Sęk

Aleksandra Radek

Grzegorz Puto

Łukasz Pesta

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.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.

L.p.	Średnica przewodu D [mm]	Objętość V [cm^3]	Czas T [s]	Wydatek Q [cm^3/s]	Liczba Reynoldsa Re	Średnia l. Reynoldsa
1	10	810 790	30,72 33,38
2	10	745 750	30,25 30,01
3	10	750 760	28,47 29,04
4	10	780 770	30,47 29,24
5	10	740 795	29,07 30,38

3.Wyniki pomiarów:

Temperatura wody 20°C

Lepkość kinematyczna ν [m²/s] = 1,007 * 10^-6

Lepkość kinematyczna ν [cm²/s] = 0,01007

Lepkość kinematyczna ν wartość dla temperatury wody 20°C

4.Obliczenia:

Wzory wykorzystane przy obliczeniach:

Q=V/T Re=(Q*D)/ ν Re_sr = (Re a +Re b)/2

Q1=810/30,72=26,37 Re1=(26.37*1)/0,01007=2618,66 Re_sr1-2 = 2484,61 Q2=790/33,38=23,67 Re2=(23,67*1)/0,01007=2350,55

Q3=745/30,25=24,62 Re3=(24,62*1)/0,01007=2444,89 Re_sr3-4 = 2463,26

Q4=760/29,04=26,17 Re4=(26,17*1)/0,01007=2481,63

Q5=750/28,47=26,34 Re5=(26,34*1)/0,01007=2615,69 Re_sr5-6 = 2607,25

Q6=760/29,04=26,17 Re6=(26,17*1)/0,01007=2598,81

Q7=780/30,47=25,60 Re7=(25,60*1)/0,01007=2542,2 Re_sr7-8 = 2578,49

Q8=770/29,24=26,33 Re8=(26,33*1)/0,01007=2614,7

Q9=740/29,07=25,46 Re9=(25,46*1)/0,01007=2528,3 Re_sr9-10 = 2563,55

Q10=795/30,38=26,17 Re10=(26,17*1)/0,01007=2598,8

Re_sr =( Re_sr1-2 + Re_sr3-4 + Re_sr5-6 + Re_sr7-8 + Re_sr9-10 ) / 5 = 2539,43

5.Tabela pomiarów wraz z wynikami:

L.p.	Średnica przewodu D [mm]	Objętość V [cm^3]	Czas T [s]	Wydatek Q [cm^3/s]	Liczba Reynoldsa Re	Średnia l. Reynoldsa
1	10	810 790	30,72 33,38	26,37 23,67	2618,66 2350,55	2484,61
2	10	745 750	30,25 30,01	24,62 24,99	2444,89 2481,63	2463,26
3	10	750 760	28,47 29,04	26,34 26,17	2615,69 2598,81	2607,25
4	10	780 770	30,47 29,24	25,60 26,33	2542,2 2614,7	2578,49
5	10	740 795	29,07 30,38	25,46 26,17	2528,3 2598,8	2563,55

6.Analiza błędów:

Błędy urządzeń pomiarowych:

V (objętość) - pomiar dokonywany w ml , błąd wynosi 0,001 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 przeplywu>

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.

---