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:
  1. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. 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: $998,97\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Zakres Nr pomiaru hl [mm] hp [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
Zakres Nr pomiaru hl [mm] hp [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 = hl − hp = 26, 6mm − 23, 4mm = 3, 2mm


h = 3, 2mm * 0, 001m = 0, 0032m


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


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


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


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


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


  1. 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.