| Politechnika Świętokrzyska w Kielcach |
|---|
| Mechanika płynów |
Nr ćw. 5 |
Imię i nazwisko: Kwiecień Mateusz |
1. Cel ćwiczenia:
Doświadczalne wyznaczenie współczynnika strat lokalnych w funkcji liczby Reynoldsa dla wybranego elementu przepływowego.
2.Przebieg ćwiczenia:
Doprowadzamy wodę do zbiornika zasilającego. Napełniamy instalację przepływową wodą pamiętając o odkręceniu odpowietrznika. Po napełnieniu instalacji można uruchomić układ przepływowy poprzez włączenie silnika. Przepływ wody w rurociągu powinien być realizowany przez kilka minut, aż odgazowana zostanie woda, co widać w zbiorniku zasilającym. Pomiar spadku ciśnienia dokonujemy za pomocą manometrów różnicowych, natomiast pomiar temperatury wody - termometrem.
3.Przykladowe obliczenia:
D=0,028 [m]
μ=9×10-4 [Ns/m2]
ρ=998 [kg/m3]
$$Q_{m} = \frac{Q_{v} \times \rho}{60 \times 1000}\ \lbrack\frac{L}{\min}\rbrack$$
$$Q_{m} = \frac{69 \times 998}{60 \times 1000} = 1,15\ \lbrack\frac{L}{\min}\rbrack$$
$$Re = \frac{4 \times Q_{m}}{\pi \times D \times \mu}$$
$$Re = \frac{4 \times 1,15}{3,14 \times 0,028 \times 9 \times 10^{- 4}} = 58104$$
$$\zeta = \frac{(2p_{2 - 3} - p_{1 - 4}) \times \pi^{2} \times D^{4} \times \rho}{80}$$
$$\zeta = \frac{(2 \times 10500 - 11500) \times {3,14}^{2} \times {0,028}^{4} \times 998}{80} = 6,25$$
4.Tabelki pomiarowe:
| L.p. | Qv [L/min] | Qm [kg/s] | Δp2-3 [Pa] | Δp1-4 [Pa] | Re | ζ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 69 | 1,15 | 10500 | 11500 | 58104 | 6,25 |
| 2 | 67 | 1,11 | 9800 | 10650 | 56111 | 5,49 |
| 3 | 66 | 1,09 | 9250 | 10100 | 55100 | 5,34 |
| 4 | 64 | 1,06 | 8650 | 9500 | 53584 | 5,25 |
| 5 | 60 | 1 | 7150 | 7800 | 50525 | 4,9 |
| 6 | 54 | 0,9 | 6100 | 6550 | 45495 | 4,75 |
| 7 | 49 | 0,82 | 5000 | 5500 | 41451 | 4,15 |
| 8 | 46 | 0,77 | 4100 | 4450 | 38924 | 3,69 |
| 9 | 38 | 0,63 | 3100 | 3350 | 31847 | 3,42 |
| 10 | 30 | 0,5 | 1900 | 2050 | 25275 | 3,93 |
| 11 | 22 | 0,37 | 1000 | 1050 | 18703 | 5,24 |
| 12 | 12 | 0,2 | 300 | 270 | 10110 | 6,23 |
5.Wykres:
6.Wnioski:
Powstałe błędy w końcowych charakterystykach wynikają przede wszystkim z niedokładności odczytywanych pomiarów, które wynikają z nieszczelności pompy (a tym samym małej jej sprawności). Prawdopodobnie wewnątrz instalacji przepływowej znajduje się osad, który również jest przyczyną pewnych błędów. Z przeprowadzonego pomiaru strat lokalnych wynika, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wzrasta liczba Reynoldsa. Z wykresu możemy odczytać, że wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa najpierw maleje a potem rośnie współczynnik strat lokalnych ζ, na wykresie jest podobny do paraboloidy.