Schemat stanowiska.
Tabela pomiarowa i obliczeniowa.
Lp. | qv | h1 | t | h2 | p |
---|---|---|---|---|---|
dm3/h | mm | ⁰C | mm | Pa | |
1 | 320 | 971 | 22,3 | 948 | 90606 |
2 | 360 | 972 | 22,5 | 908 | 85528 |
3 | 400 | 972 | 22,5 | 876 | 81572 |
4 | 440 | 972 | 22,5 | 844 | 77617 |
5 | 480 | 973 | 22,3 | 783 | 69943 |
6 | 520 | 974 | 22,3 | 723 | 62393 |
7 | 580 | 978 | 22,1 | 621 | 49250 |
8 | 640 | 980 | 22 | 507 | 34891 |
9 | 680 | 982 | 22 | 430 | 25106 |
10 | 740 | 984 | 21,9 | 312 | 10253 |
11 | 760 | 986 | 21,9 | 294 | 7761 |
12 | 780 | 986 | 21,9 | 281 | 6154 |
13 | 800 | 987 | 21,9 | 278 | 5650 |
14 | 820 | 987 | 21,9 | 276 | 5402 |
15 | 840 | 987 | 21,9 | 275 | 5279 |
16 | 860 | 987 | 22 | 279 | 5773 |
17 | 880 | 987 | 22 | 286 | 6638 |
18 | 900 | 987 | 22 | 290 | 7133 |
19 | 920 | 987 | 22 | 293 | 7504 |
20 | 940 | 987 | 22 | 294 | 7627 |
21 | 960 | 987 | 22 | 296 | 7875 |
22 | 980 | 987 | 22,1 | 297 | 7998 |
23 | 1000 | 987 | 22,1 | 298 | 8122 |
Obliczenia były wykonywane dla odczytanej wysokości H=170mm i przyjętego ciśnienia barometrycznego pb=1013hPa.
Wzór obliczeniowy.
Równanie manometru: p = pb + ρH2OgH − ρHgg(h1−h2) − ρH2Ogh2
Przykładowe obliczenie.
ciśnienie w przewężeniu: p = 101300 + 999, 1 * 9, 81 * 170 * 0, 001 − 13600 * 9, 81 * (971−948) * 0, 001 − 999, 1 * 9, 81 * 948 * 0, 001 ≈ 90606Pa
Wykres.
Wnioski.
Celem ćwiczenia było wykreślenie charakterystyki przepływu zwężki, w której powstaje kawitacja. Na wykresie widać, że w miarę zwiększania strumienia objętości, maleje ciśnienie w przewężeniu – dlatego też wystąpiła kawitacja dla wartości strumienia objętości qv=740 dm3/h i ciśnienia wrzenia p=10253Pa. Przepływ w rejonie kawitacji jest burzliwy, a jej obszar przypomina obłok piany, co można było zaobserwować na kamerze podczas wykonywania ćwiczenia. W miarę zwiększania strumienia objętości uwidoczniły się pęcherzyki par cieczy oraz słychać było szum w przewężeniu, który przerodził się w hałas. Powyżej strumienia qv=860 dm3/h ciśnienia zaczęło nieznacznie wzrastać.
Odczytane z tablic ciśnienie wrzenia wynosi pw=2240Pa dla T=20⁰C, co oznacza, że różnica pomiędzy teoretycznym ciśnieniem wrzenia a wyznaczonym doświadczalnie i równym 10253Pa istnieje ogromna różnica. Ciśnienie wyznaczone z pomiaru jest większe od tego odczytanego z tablic i jest to związane z faktem, że podczas przeprowadzania doświadczenia mierzyliśmy ciśnienie mieszaniny cieczy i gazów (które zazwyczaj są rozpuszczalne w cieczach), zaś w tablicach podaje się wartości ciśnień dla cieczy odgazowanych.