Kopia protokołu (w załączniku)
Schemat stanowiska pomiarowego
Rysunek 1. Schemat stanowiska pomiarowego. 1 –zbiornik, 2 –pompa, 3 zawór regulacyjny, 4 – przepływomierz, 5 – zbiornik pomiarowy, 6 – zbiornik zlewowy, 7 – przelew trójkątny.
Wzory wyjściowe i wynikowe
Całkowite, rzeczywiste natężenie w przelewie.
$$q_{v} = \mu \bullet \sqrt{2g} \bullet \int_{0}^{h}{b\left( z \right)\sqrt{z}\text{\ dz}}$$
$$dla\ b = 2 \bullet (h - z) \bullet tg\frac{\alpha}{2}$$
$$q_{v} = \mu \bullet 2 \bullet \sqrt{2g} \bullet tg\frac{\alpha}{2} \bullet h \bullet \int_{0}^{h}{\sqrt{z}\text{\ dz}}$$
Po scałkowaniu
$$q_{v} = \mu \bullet 2 \bullet \sqrt{2g} \bullet tg\frac{\alpha}{2} \bullet \frac{2}{3} \bullet h^{\frac{3}{2}} - \mu \bullet 2 \bullet \sqrt{2g} \bullet tg\frac{\alpha}{2} \bullet \frac{2}{5} \bullet h^{\frac{5}{2}} = \mu \bullet 2 \bullet \sqrt{2g} \bullet tg\frac{\alpha}{2} \bullet \left( \frac{2}{3} \bullet h^{\frac{3}{2}} - \frac{2}{5} \bullet h^{\frac{5}{2}} \right)$$
Ostatecznie
$$\mathbf{q}_{\mathbf{v}}^{\mathbf{'}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{8}}{\mathbf{15}}\mathbf{\bullet \mu \bullet tg}\frac{\mathbf{\alpha}}{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet}\mathbf{h'}^{\frac{\mathbf{5}}{\mathbf{2}}}\mathbf{\bullet}\sqrt{\mathbf{2}\mathbf{g}}$$
3.2 Wyznaczenie współczynnika przepływu
$$\mu = \frac{15 \bullet q_{v}}{8 \bullet \text{tg}\frac{\alpha}{2} \bullet h^{\frac{5}{2}} \bullet \sqrt{2g}}$$
Indywidualny przykład obliczeń dla pomiaru 1
Obliczenie qv modelowe
$$q_{v} = \frac{8}{15} \bullet 0,67 \bullet tg\frac{30}{2} \bullet {0,0627}^{\frac{5}{2}} \bullet \sqrt{2 \bullet 9,8113} = 0,00042\frac{m^{3}}{s}$$
Wyznaczenie współczynnika przepływu
$$\mu = \frac{15 \bullet 0,00042}{8 \bullet \text{tg}\frac{30}{2} \bullet {0,0627}^{\frac{5}{2}} \bullet \sqrt{2 \bullet 9,8113}} = 0,67$$
- odrzucono pomiary odbiegające
dla:
g (Wrocław) = 9,8113 m/s2
α=30°
Fr=18,2
Tablica wyników
Wielkość (symbol) | h | v | τ | qv mierzone | μ | μśr | qv modelowe | hmodelowe | hprzeskalowane | qv przeskalowane |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Jednostka miary | cm | m3 | s | dm3/s | - | - | dm3/s | cm | cm | dm3/s |
1 | 6,27 | 0,04 | 95,47 | 0,42 | 0,67 | 0,67 | 0,424 | 1 | 1,82 | 1,89 |
2 | 5,92 | 0,02 | 58,00 | 0,34 | 0,64 | 0,326 | 0,9 | 1,64 | 1,46 | |
3 | 5,58 | 0,02 | 65,64 | 0,30 | 0,65 | 0,243 | 0,8 | 1,46 | 1,08 | |
4 | 4,56 | 0,01 | 52,58 | 0,19 | 0,68 | 0,174 | 0,7 | 1,27 | 0,78 | |
5 | 4,49 | 0,012 | 58,3 | 0,21 | 0,76 | 0,118 | 0,6 | 1,09 | 0,53 | |
6 | 4,23 | 0,01 | 62,85 | 0,16 | 0,68 | 0,075 | 0,5 | 0,91 | 0,33 | |
7 | 3,98 | 0,008 | 64,97 | 0,12 | 0,62 | 0,043 | 0,4 | 0,73 | 0,19 | |
8 | 3,46 | 0,007 | 52,69 | 0,13 | 0,94 | 0,021 | 0,3 | 0,55 | 0,09 | |
9 | 3,02 | 0,003 | 65,18 | 0,05 | 0,46 | 0,008 | 0,2 | 0,36 | 0,03 | |
10 | 2,69 | 0,002 | 60,53 | 0,03 | 0,44 | 0,001 | 0,1 | 0,18 | 0,01 | |
11 | 2,19 | 0,001 | 48,47 | 0,02 | 0,46 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Tabela 1. Tabela wyników
Wykres
Wykres 1. Charakterystyka h(qv).
Podsumowanie (uwagi, wnioski)
Po przeanalizowaniu wyników pomiarowych Można się dopatrzyć zasadniczej zależności między strumieniem przepływu a szerokość przelewu mierniczego, co jest uzależnione stopienia otwarcia zaworu hydraulicznego. Dodatkowo szerokość maksymalna przelewu uzależniona jest od wysokości ustabilizowanej cieczy w zbiorniku. Udało się uzyskać krzywą obrazującą przelew, zbliżoną do krzywej podawanej w literaturze dla danego kształtu przelewu. Podobieństwo dynamiczne zjawisk dwu zjawisk przepływu zachodzi, gdy przelewy są do siebie geometrycznie podobne a krzywe zbliżone kształtem.