Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej	Dawid Bąk Grupa laboratoryjna: 32T1 Rok akademicki: 2011-2012 Data wykonania ćwiczenia: 28-10-2011

Laboratorium z inżynierii chemicznej

Sprawozdanie z ćwiczenia nr: 1

Temat: WYPŁYW CIECZY ZE ZBIORNIKA

1.Wstęp Teoretyczny:

Mając na uwadze wypływ cieczy ze zbiornika należy uwzględnić równanie Bernoulliego oraz równanie ciągłości strugi.

Równanie Bernoulliego :

Warunek ciągłości strugi :

u - prędkość ciecz

p - ciśnienie cieczy

d - gęstość cieczy

g - przyspieszenie sił ciężkości

S - powierzchnia przekroju przepływu

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika kontrakcji strumienia i współczynników prędkości oraz porównanie czasu wypływu oznaczonego doświadczalnie z obliczonym dla wybranych przypadków wypływu.

Rozważamy są następujące przypadki wypływu cieczy ze zbiornika :

1. wypływ ze zbiornika poprzez końcówkę z ostrymi krawędziami z rurą wypływową

2. wypływ ze zbiornika poprzez końcówkę z ostrymi krawędziami bez rury wypływowej

3. wypływ ze zbiornika poprzez końcówkę z zaokrąglonymi krawędziami bez rury wypływowej

4. wypływ ze zbiornika poprzez końcówkę z zaokrąglonymi krawędziami z rurą wypływową

WYMIARY ZBIORNIKA

D =495mm ; d=13mm ; tg=0,707 ; L₁=900mm ; L₂=220mm ; L₃=350mm ; L₄=205mm

H₁ = L₁ + L₂ = 1120 mm = 1,12 m

H₂ = L₁ + L₂ +L₃ = 1470 mm = 1,47 m

H₃ = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ = 1675 mm = 1,675 m

H₄ = L₁ + L₂ + L₃ + L₄ + L₅ = 2125 mm = 2,125 m

H₅ = H₃ – L₁ +150 = 1675 - 900 + 150 = 925 mm = 0,925 m

3. Opis wykonania ćwiczenia:

Napełniliśmy zbiornik wodą do poziomu 450. Następnie notowaliśmy czas wypływu cieczy ( czas mierzony między kolejnymi poziomami na podziałce).

4. Zestawienie wyników pomiaru:

Podziałki cieczo-wskazu [mm]	Rodzaj przepływu
	Krawędzie zaokrąglone bez rury wypływowej
	Czas
	[s]
450	0
400	21
350	43
300	64
250	87
200	102
150	134
100	158
50	183
0	209
ϕ	ϕ1 = 0,709
α	α 1 ≡ 1
µ	µ1=ϕ1 = 0,709

5. Opracowanie wyników:

• Wykresy zależności wypływu cieczy od wysokości cieczo-wskazu

1. Krawędź zaokrąglona bez rury wypływowej

H₄ = 2,125m – L₁

H₄ = 1,225m

H₃ = H₄ – L ₅ = 1,225 – 0,450

H₃ = 0,775m

0,709

1. Krawędź ostra bez rury wypływowej

H₄ = 1,225 m

H₃ = H₄ – L₅ = 1,225 – 0,450

H₃ = 0,775 m

α ₃ = = 0,901

φ₃ = 0,709

0,709 · 0,901

0,639

1. Krawędź ostra z rurą wypływową

H₄ = 2,125 m

H₃ = L₁ + L₂ + L₃ + L₄

H₃ = 1,675 m

0,639 · 0,901 = 0,576

1. Krawędź zaokrąglona z rurą wypływową

H₄ = 2,125 m

H₃ = 1,675 m

= 0,601

• Całkowity czas wypływu:

h₂ = 0,57 h₄ = 1,225m

h₁ = 0,22m h₂ = 0,57 m tg = 0,707

=

= 0,033

1. Krawędź ostra bez rury wypływowej

= ·( + ) =

=

403[s]

1. Krawędź zaokrąglona bez rury wypływowej

= ·( + ) =

= · (0,135+0,033)

447[ s ]

6. Wnioski :

Można mówić o tzw. kontrakcji strumienia oraz o kontrakcji strugi. Kontrakcja strumienia wywołana jest tym, że płyn znajdujący się wewnątrz naczynia dopływa do otworu promieniowo i docierając do brzegów nie może nagle zmienić kierunku radialnego na osiowy. Natomiast kontrakcja strugi obserwowana jest wówczas, gdy mamy do czynienia z otworem o krawędziach zaokrąglonych lub ostrych. Gdy krawędzie są zaokrąglone linie prądu stopniowo zmieniają swój kierunek i współczynnik jest bliski jedności.

Dodatkowo rozpatrywano kwestię różnicy czasu wypływu ze zbiornika przy zastosowaniu i bez użycia rury wypływowej. Teoretyczne twierdzenia tutaj również zostały potwierdzone. Okazuje się, że wypływ cieczy ze zbiornika jest szybszy przy zastosowaniu rury wypływowej (rura pracuje na podciśnieniu, ale przede wszystkim ma się tutaj na uwadze związek ). Z tym, ze należy tutaj pamiętać o tzw. zjawisku kawitacji, czyli przerwania ciągłości strumienia cieczy, które to może prowadzić do bardzo poważnych konsekwencji.