Ćwiczenie: 3 |
Temat: Pomiar współczynnika przepuszczalności ośrodka porowatego.
|
Data wykonania ćwiczenia
|
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii |
|
|
Rok II, semestr 4 |
Ocena
|
|
1. Celem ćwiczenia jest doświadczalny pośredni pomiar współczynnika przepuszczalności ośrodka porowatego. W tym celu mierzyliśmy następujące wielkości; czas przepływu objętości 0,03 m3 przez próbkę materiału porowatego, wysokości cieczy manometrycznej w ramionach ururki.
2. Dane.
Próbka krótka:
rz = 2,5 cm = 0,025 m -
rw = 1,9 cm = 0,019 m
L = 8 cm = 0,08 m
Próbka długa:
rz = 2,5 cm = 0,025 m
rw = 1,9 cm = 0,019 m
L = 24 cm = 0,24 m
,gdzie
rz - promień zewnętrzny próbki,
rw - promień wewnętrzny próbki,
L - długość próbki.
3. Tabela wielkości zmierzonych:
Próbka krótka |
||||
Lp. |
Czas t [s] |
Wysokość hL [m] |
Wysokość hP [m] |
|
1. |
5,9 |
0,348 |
0,014 |
|
2. |
8,0 |
0,316 |
0,048 |
|
3. |
9,3 |
0,278 |
0,087 |
|
4. |
12,5 |
0,248 |
0,117 |
|
5. |
17,0 |
0,221 |
0,146 |
|
Próbka długa |
||||
Lp. |
Czas t [s] |
Wysokość hL [m] |
Wysokość hP [m] |
|
1. |
3,4 |
0,348 |
0,013 |
|
2. |
4,0 |
0,308 |
0,055 |
|
3. |
5,3 |
0,272 |
0,09 |
|
4. |
7,1 |
0,243 |
0,122 |
|
5. |
12,5 |
0,215 |
0,150 |
|
4. Obliczamy wydatek objętościowy przepływu.
,gdzie:
V - objętość przepływającego powietrza [m3]
t - czas przepływu powietrza [s]
5. Obliczamy różnice ciśnień mierzoną za pomocą manometru ururkowego.
gdzie:
hL - wysokość słupa cieczy manometrycznej w lewym ramieniu ururki [m];
hP - wysokość słupa cieczy manometrycznej w prawym ramieniu ururki [m];
g = 9,81 [m/s2] - przyspieszenie ziemskie;
ρc = 800 [kg/ m3] - gęstość cieczy manometrycznej;
6. Obliczamy współczynnik przepuszczalności ośrodka porowatego.
gdzie:
μ = 1,92 ∙10-5 [kg/m s] - współczynnik dynamicznej lepkości powietrza.
7. Tabela pomiarów wartości zmierzonych i wyliczonych.
Próbka krótka |
||||||
Lp. |
Czas t [s] |
Wysokość hL [m] |
Wysokość hP [m] |
Różnica ciśnień
|
Wydatek Q [m3/s] |
Współczynnik k [m2] |
1. |
5,9 |
0,348 |
0,014 |
2621,232 |
0,005085 |
2,03422 10-11 |
2. |
8,0 |
0,316 |
0,048 |
2103,264 |
0,003750 |
1,8697 10-11 |
3. |
9,3 |
0,278 |
0,087 |
1498,968 |
0,003226 |
2,25674 10-11 |
4. |
12,5 |
0,248 |
0,117 |
1028,088 |
0,002400 |
2,44802 10-11 |
5. |
17,0 |
0,221 |
0,146 |
588,600 |
0,001765 |
3,14403 10-11 |
Próbka długa |
||||||
Lp. |
Czas t [s] |
Wysokość hL [m] |
Wysokość hP [m] |
Różnica ciśnień
|
Wydatek Q [m3/s] |
Współczynnik k [m2] |
1. |
3,4 |
0,348 |
0,013 |
2629,080 |
0,008824 |
1,17315 10-11 |
2. |
4,0 |
0,308 |
0,055 |
1985,544 |
0,007500 |
1,32037 10-11 |
3. |
5,3 |
0,272 |
0,090 |
1428,336 |
0,005660 |
1,38525 10-11 |
4. |
7,1 |
0,243 |
0,122 |
949,608 |
0,004225 |
1,55537 10-11 |
5. |
12,5 |
0,215 |
0,150 |
510,120 |
0,002400 |
1,64457 10-11 |
8. Wnioski.
Wraz ze wzrostem wydatku przepływu współczynnik przepuszczalności ośrodka porowatego malał zarówno w przypadku próbki krótkiej jak długiej. Ponieważ w czasie przepływów w ośrodkach porowatych przed (w naszym przypadku wewnątrz) próbki panuje większe ciśnienie niż za nią (na zewnątrz) możemy stwierdzić, że podczas przepływu występują straty - są one związane z lepkością płynu.
