Doświadczenie Reynoldsa

LABORATORIUM Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia 28

Doświadczenie Reynoldsa

Wstęp teoretyczny:

Płyny możemy podzielić ze względu na zachowanie pod wpływem zewnętrznego ciśnienia. Te które nie zmieniają swojej objętości pod jego wpływem to płyny nieściśliwe, a te co zmieniają- ściśliwe;
Prawo Newtona: Stosunek naprężenia ścinającego i gradientu prędkości jest wielkością stałą i wyraża własność płynu zwaną lepkością. Płynami niutonowskimi nazywamy te, co stosują się do tego prawa, a nieniutonowskimi te, co się nie stosują;
Dla płynów niutonowskich, czyli cieczy i gazów rzeczywistych wyróżniamy dwa rodzaje przepływów: laminarny i burzliwy.

Wykonanie ćwiczenia:

Obserwujemy trzy rury o różnych średnicach:

d_w1=22[mm]

d_w2=32[mm]

d_w3=51[mm]

Liczbę Re obliczamy ze wzoru:

, gdzie:

u- średnia prędkość płynu, [m/s]

d-średnica wewnętrzna przewodu, [m]

-gęstość płynu, [kg/m³], dla wody= 1000 [kg/m³]

-dynamiczny współczynnik lepkości, [kg/ms], dla wody= 0,001005[kg/ms]

Obserwacje dla rury numer jeden (średnica wewnętrzna= 0,022[m]):

Działki rotametru	Zaobserwowany ruch	Q_v [m³/s]	u [m/s]	Re	Ruch wynikający z Re
0	laminarny	0,000006944	0,01828	400	laminarny
5	laminarny	0,00001111	0,02924	640	laminarny
10	laminarny	0,00001667	0,04388	960	laminarny
20	laminarny	0,00002500	0,06580	1440	laminarny
30	przejściowy	0,00003472	0,09138	2000	laminarny
40	przejściowy	0,00004306	0,11333	2481	przejściowy
50	burzliwy	0,00005208	0,13707	3000	burzliwy
60	burzliwy	0,00006250	0,16450	3601	burzliwy

Obserwacje dla rury numer dwa (średnica wewnętrzna= 0,032[m]):

Działki rotametru	Zaobserwowany ruch	Q_v [m³/s]	u [m/s]	Re	Ruch wynikający z Re
0	laminarny	0,00001056	0,01313	418	laminarny
10	laminarny	0,00002083	0,02592	825	laminarny
20	laminarny	0,00003333	0,04147	1320	laminarny
30	laminarny?	0,00004306	0,05356	1705	laminarny
40	przejściowy	0,00005556	0,06911	2201	przejściowy
50	przejściowy	0,00006556	0,08155	2598	przejściowy
60	przejściowy	0,00007639	0,09503	3026	burzliwy
70	przejściowy?	0,00009028	0,1123	3576	burzliwy
80	burzliwy	0,0001042	0,1296	4126	burzliwy
90	burzliwy	0,0001147	0,1427	4544	burzliwy

Obserwacje dla rury numer trzy (średnica wewnętrzna= 0,051[m]):

Działki rotametru	Zaobserwowany ruch	Q_v [m³/s]	u [m/s]	Re	Ruch wynikający z Re
24	laminarny	0,00004111	0,02013	1022	laminarny
28	laminarny	0,00004528	0,02218	1125	laminarny
32	laminarny	0,00004861	0,02381	1208	laminarny
36	laminarny	0,00005278	0,02585	1312	laminarny
40	laminarny?	0,00005694	0,02789	1415	laminarny

Wnioski:

Nasze obserwacje miejscami odbiegają od faktycznych wyników, co może wynikać z faktu, że zastosowany do ćwiczenia barwnik (atrament) miał gęstość mniejszą od wody przez co unosił się i rozmywał. Powodem mogły być też drgania rury. W większości przypadków jednak nasze obserwacje pokrywają się z wynikami.