POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH

INSTYTUT POJAZDÓW

Laboratorium Mechaniki Płynów

SPRAWOZDANIE

ćw. C: Kawitacja w przewężeniu rurociągu

Lista osób:

1. Maśka Maciej

Studia dzienne gr. 3.3

Zespół 1

Opis stanowiska:

Obiektem badań jest przezroczysta rura (4) z przewężeniem (5) służąca do obserwacji zjawiska kawitacji. Stanowisko pomiarowe składa się z układu zasilającego zawierającego pompę (2), zbiornik (1), zawory (3) oraz z zespołu pomiaru natężenia przepływu wody (zbiornika miarowego(6)), wakuometru Wa i manometru M.

Przebieg ćwiczenia:

W trakcie ćwiczenia dokonywano pomiarów ciśnienia p₁ przed zwężką oraz p₂ za zwężką, oraz za pomocą wakuometru ciśnienie p_zw w przewężeniu rury. Natężenie przepływu Q mierzono pośrednio. Pomiary wykonano dla Q<Q_k (Q_k – krytyczne natężenie przepływu), przy którym można zaobserwować zjawisko kawitacji.

Pomiary zostały przedstawione w tabeli. Tabela zawiera również różnicę ciśnień p = p₁ − p₂.

p1[kp/cm^2]	p1[MPa]	pzw[MPa]	p2[MPa]	t[s]	Q[dm^3/s]	Δp[MPa]
0,5	0,049	-0,005	0,03	85	0,2	0,019
1	0,098	-0,015	0,06	124,68	0,24	0,038
1,5	0,147	-0,025	0,095	101,54	0,3	0,052
2	0,196	-0,035	0,13	87,03	0,34	0,066
2,5	0,245	-0,045	0,16	77,98	0,38	0,085
3	0,294	-0,055	0,19	70,4	0,43	0,104
3,5	0,343	-0,07	0,23	64,63	0,46	0,113
4	0,392	-0,08	0,26	61,64	0,49	0,132
4,5	0,441	-0,085	0,29	58,13	0,52	0,151
5	0,49	-0,09	0,32	54,65	0,55	0,17
5,5	0,539	-0,09	0,34	53,43	0,56	0,199
6	0,588	-0,09	0,37	51,04	0,59	0,218
6,5	0,637	-0,09	0,4	49,03	0,61	0,237
7	0,686	-0,09	0,42	47,93	0,63	0,266

Równolegle z pomiarami obserwowano zjawisko kawitacji. Zmieniając wartość ciśnienia p1 przyglądano się przezroczystej rurze. Począwszy od 0,5Mpa do wartości 3MPa nie obserwowano wyraźnych oznak pojawiania się kawitacji. Po przekroczenia 3MPa zaczęto obserwować pierwsze objawy występowania badanego zjawiska. Widoczne były bardzo małe, białe pęcherzyki powietrza w centralnej części przewężenia. Następnie w okolicy wartości 5MPa oprócz wyraźnych, białych, podłużnych pęcherzyków widoczne były jasne smugi długości kilku-kilkunastu centymetrów. Powyżej 6MPa zjawisko kawitacji było już nie tylko widoczne, ale i wyczuwalne w postaci drgań rury oraz słyszalne jako dudnienie.

Na podstawie pomiarów i obliczonych wartości sporządzono wykres zależności ciśnień od natężenia przepływu.

Wnioski:

Z wykonanego wykresu, sporządzonego na podstawie pomiarów, widocznie odczytujemy zbliżony do proporcjonalnego do natężenia przepływu wzrost ciśnienia p₁ przed zwężką w rurze.

Wraz ze wzrostem natężenia przepływu obserwujemy spadek ciśnienia p_zw w przewężeniu, co skutkowało nasilaniem się zjawisk związanych z kawitacją.

Zauważyć można również, iż różnica ciśnień p = p₁ − p₂ przedstawiona na wykresie ma charakter nieliniowy, a jej nachylenie wraz ze wzrostem natężenia przepływu rośnie.

Zjawisko kawitacji zauważamy, gdy ciśnienie w zwężce osiąga krytyczną wartość -0,09Mpa i już więcej nie spada.

Na wartości wykonanych pomiarów miał wpływ odczyt wartości ciśnień przez osoby wykonujące ćwiczenie oraz odczyt natężenia przepływu wody i jego przeliczenie na dm³/s.