Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

Edukacja Techniczno- Informatyczna

semestr III

Sprawozdanie z zajęć:
Laboratorium Mechaniki Technicznej II

Temat:
Straty hydrauliczne.

Grupa:	III
Prowadzący:	mgr inż. Aneta Bohojło-Wiśniewska
Data wykonania ćwiczenia:	02.12.2013 r.
Skład grupy:

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami określania zależności współczynników strat hydraulicznych (strat na długości λ oraz strat lokalnych ζ ) od liczby Reynoldsa Re.

Opis stanowiska

Stanowisko pomiarowe zostało przedstawione schematycznie na poniższym rysunku. Woda pobierana jest ze zbiornika Z. Przepływ w układzie wymusza pompka P. Pomiary dokonywane będą dla dwóch zakresów (0-250 [l/h] oraz 300-1000 [l/h]). Liczbę Reynoldsa będziemy zmieniać regulując natężenie przepływu zaworem regulacyjnym.

Natężenie przepływu mierzymy rotametrem R. Temperaturę wody – termometrem w zbiorniku wody Z. Pomiar ten jest potrzebny do odczytania z tablic lub z wykresu lepkości kinematycznej w celu wyznaczenia liczby Reynoldsa. Pomiaru spadku ciśnienia dokonujemy

manometrem wodnym.

Przebieg ćwiczenia

Wyniki pomiarów należy umieścić w protokole. Z tablic lub z wykresu 4 odczytujemy wartość lepkości kinematycznej υ. Wymiary geometryczne d i l podaje prowadzący ćwiczenie.

Obliczenia wykonuje się wg następującego schematu:

– przeliczyć wartości zmierzonych wielkości na jednostki układu SI;

– wyznaczyć prędkość średnią V

– wyznaczyć wskazanie manometru: ∆h = |hl − hp|;

– policzyć wartość liczby Reynoldsa Re i współczynnika strat na długości λ

– wyznaczyć wartości logarytmów: log Re i log λ ;

– wyniki umieścić na tle wykresu Nikuradse’go;

– sformułować wnioski.

Opracowanie wyników

Długość rury: 1 m

Średnica rury: 0,01 m

Lepkość dynamiczna wody w temperaturze 16 ^oC: $10,02*10^{- 4}\ \frac{\text{kg}}{m*s}$

Gęstość wody w temperaturze 16 ^oC: $998,97\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Tabele pomiarów i wyników z zakresu 0-250 [l/h]

Zakres	Nr pomiaru	h_l [mm]	h_p [mm]	Q [l/h]	t [^oC]
0-250 [l/h]	1	26,6	23,4	50	16
	2	26,5	23,3	100	16
	3	29	20,8	150	16
	4	32,9	17,5	200	16
	5	38	12,7	250	16

Zakres	Nr pomiaru	∆h [m]	Q [m³/s]	V [m/s]	ʋ [m²/s]	λ	Re
0-250 [l/h]	1	0,0032	0,00001389	0,176942	1,00303*10^-6	0,02005336	1764,07
	2	0,0032	0,00002778	0,353885		0,00501331	3537,78
	3	0,0082	0,00004167	0,530828		0,00570959	5292,24
	4	0,0154	0,00005556	0,707771		0,00603162	7056,33
	5	0,0253	0,00006944	0,884585		0,00634367	8819,13

Tabele pomiarów i wyników z zakresu 300-1000 [l/h]

Zakres	Nr pomiaru	h_l [mm]	h_p [mm]	Q [l/h]	t [^oC]
300-1000 [l/h]	1	263	213	300	16
	2	284	198	400	16
	3	307	182	500	16
	4	334	163	600	16
	5	364	141	700	16

Zakres	Nr pomiaru	∆h [m]	Q [m³/s]	V [m/s]	ʋ [m²/s]	λ	Re
300-1000 [l/h]	1	0,05	0,00008333	1,061528	1,00303*10^-6	0,00870575	10583,21
	2	0,086	0,00011111	1,415414		0,0084223	14111,38
	3	0,125	0,00013889	1,769299		0,00783441	17639,54
	4	0,171	0,00016667	2,123184		0,00744252	21167,7
	5	0,223	0,00019444	2,476942		0,00713136	24694,6

Obliczenia dla pomiaru 1 z zakresu 0-250[l/h] – przykład:

h = h_l − h_p = 26, 6mm − 23, 4mm = 3, 2mm

h = 3, 2mm * 0, 001m = 0, 0032m

$$Q = 50\frac{l}{h}*\frac{1}{3600000}\frac{m^{3}}{s} = 0,00001389\frac{m^{3}}{s}$$

$$V = \frac{4*Q}{\pi*d^{2}} = \frac{4*0,00001389\frac{m^{3}}{s}}{3,14*{(0,01m)}^{2}} = 0,176942\frac{m}{s}$$

$$v = \frac{u}{\rho} = \frac{10,02*10^{- 4}\frac{\text{kg}}{m*s}}{998,97\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}} = 1,00303*10^{- 6}\frac{m^{2}}{s}$$

$$\lambda = \frac{d*2*g*h}{l*V^{2}} = \frac{0,01m*2*9,81\frac{m}{s^{2}}*0,0032m}{1m*{(0,176942\frac{m}{s})}^{2}} = 0,02005336$$

$$Re = \frac{V*d}{v} = \frac{0,176942\frac{m}{s}*0,01m}{1,00303*10^{- 6}\frac{m^{2}}{s}} = 1764,07$$

Wnioski:

Możemy stwierdzić, że współczynnik strat zależy od następujących czynników:

-średnicy wewnętrznej rurki,

-długości na której następuje spadek ciśnienia,

-chropowatości powierzchni wewnętrznej,

-lepkości dynamicznej,

-gęstości cieczy,

-prędkości średniej.

W zakresie 0-250 [l/h] należy wykorzystać pochylenie manometru 1:10 w celu uzyskania dokładniejszych pomiarów. Podczas wykonywania badan należy stosować się do poleceń prowadzącego ćwiczenie. Należy pamiętać również o tym, by pompka nie pracowała przy braku przepływu.