LABORATORIUM nr 5: MECHANIKA PŁYNÓW
Temat: Wyznaczenie Reakcji Hydrodynamicznej Strumienia Cieczy na Nieruchomą Przeszkodę.
Nazwisko i imię: Sarzyński Krzysztof Grupa: 3 zespół: B

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było doświadczalne określenie reakcji wywieranej przez strumień wody na płytkę, a następnie porównanie wyników doświadczenia z wartością redukcji uzyskaną na drodze teoretyczno-obliczeniowej.

2.Schemat stanowiska pomiarowego.

1. Płytka

5. Zawór

2. Dysza

6. Układ dźwigni

3. Kątomierz

7. Obudowa

4. Rotametr

8. Odpływ wody

3.Podstawowe wzory używane do opracowania sprawozdania:

Wartość reakcji hydrodynamicznej uzyskanej na drodze obliczeniowej:

$$R_{\text{obl}} = \frac{4*\rho*v^{2}}{\pi*d^{2}}\lbrack N\rbrack$$

gdzie:

$\rho = 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}$-gęstość cieczy

v-natężenie przepływu [$\frac{m^{3}}{s}$]

d=0,004[m] - średnica dyszy

Wartość reakcji hydrodynamicznej uzyskanej na drodze doświadczalnej:

R = (m_pr+m_p+m₁) * g * tgα[N]

gdzie:

m_pr = 0, 01705[kg] -masa prętów

m_p = 0, 6690[kg] -masa płytki

m_l = 0, 04525[kg] -masa łącznika

g = 9,81 $\lbrack\frac{m}{s^{2}}\rbrack$-przyspieszenie ziemskie

α = 5÷45 []-kąt wychylenia układu

Błąd bezwzględny:

$$\varepsilon = \frac{R_{\text{obl}} - R}{R_{\text{obl}}}*100\%$$

4.Przykład obliczenia dla kąta α=5:

Wyznaczenie reakcji wartości hydrodynamicznej na drodze obliczeniowej

$$v = 3,463*10^{- 5}\lbrack\frac{m^{3}}{s}\rbrack$$

$$\rho = 1000\lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$$

d=0,004[m]

$$R_{\text{obl}} = \frac{4*\rho*v^{2}}{\pi*d^{2}}\lbrack N\rbrack$$

R_obl=0, 095[N]

Wyznaczenie reakcji hydrodynamicznej na drodze doświadczalnej

m_pr = 0, 01705[kg]

m_p = 0, 6690[kg]

m_l = 0, 04525[kg]

g = 9,81 $\left\lbrack \frac{m}{s^{2}} \right\rbrack\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ R} = \left( m_{\text{pr}} + m_{p} + m_{1} \right)*g*\text{tgα}\lbrack N\rbrack$

R=0,111[N]

Wyznaczenie błędu bezwzględnego

$$\varepsilon = \frac{R_{\text{obl}} - R}{R_{\text{obl}}}*100\%$$

ε=16, 2%

5.Tabela z Wynikami:

mp	mł	mpr	β	α	tg α	V[l/h]	Vśr	R	Robl	ε
kg	◦	◦	◦	1	2	3	m^3/s	N	N	%
0,0669	0,04525	0,01705	90	5	0,0875	109	132	133	3,463*10^-5	0,111
				10	0,1763	182	182	188	5,111*10^-5	0,224
				15	0,2679	229	232	230	6,398*10^-5	0,339
				20	0,364	270	268	268	7,463*10^-5	0,461
				25	0,4663	299	302	301	8,352*10^-5	0,591
				30	0,5774	338	337	332	9,324*10^-5	0,732
				35	0,7002	377	362	339	9,982*10^-5	0,888
				40	0,8391	394	390	388	10,843*10^-5	1,064
				45	1	411	410	409	11,389*10^-5	1,268

6.Wnioski:

Z przeprowadzonych powyżej analiz wyników wnioskuję, że istnieją różnice w określaniu wartości reakcji na drodze obliczeniowej i doświadczalnej obarczone błędami. Błędy te mogą być spowodowane niedokładnością odczytu natężenia przepływu cieczy z rotametru oraz kąta α z kątomierza. W granicznych przypadkach suma tych błędów może doprowadzić do znaczącej niedokładności określenia reakcji hydrodynamicznej.