Laboratorium mechaniki płynów

Temat: Przepływ cieczy w ośrodku porowatym.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika filtracji podczas laminarnego przepływu cieczy przez warstwę porowatą.

Tabela pomiarowa:

Wskazania rotametru w działkach

Wysokość cieczy w piezometrach [cm]

1

2

3

5

4,8

12,1

17,9

11

5,3

14,9

22,2

15

5,6

16,9

25,8

20

5,8

18,9

29,3

25

6

22,2

34,9

0x08 graphic

D = 80 [mm] = 0,08 [m]

L1 = 43,5 [cm] = 0,435 [m]

L2 ­ = 43,7 [cm] = 0,437 [m]

Średnica granulatu d = 3 [mm] = 0,003 [m]

Porowatość złoża m = 0,85 (odczytane z wykresu krzywej przesiewu)

Charakterystyka wzorcowania rotametru:

Wskazania rotametru

Natężenie przepływu [cm3/s]

10

48

100

180

Równanie prostej wzorcowania rotametru ma postać: y = 1,466x + 33,34

y - natężenia przepływu

x - wskazania rotametru

Wskazania rotametru w działkach

Natężenie przepływu

[cm3/s]

5

40,67

11

49,46

15

55,33

20

62,66

25

69,66

Obliczenie prędkości filtracji:

0x01 graphic

Pole przekroju zbiornika:0x01 graphic

Natężenie przepływu

[cm3/h]

Prędkość filtracji

[cm/s]

40,67

0,809

49,46

0,984

55,33

1,101

62,66

1,246

69,66

1,385

Obliczenie spadków hydraulicznych

0x01 graphic

ΔH - różnica wskazań piezometrów w

odpowiednich punktach odbioru ciśnień

L - droga płynu pomiędzy punktami odbioru

ciśnień

  1. Obliczenie współczynnika filtracji k

0x01 graphic

  1. Sprawdzenie czy ruch filtracyjny podlega prawu Dracy'ego

0x01 graphic

gdzie :

d - miarodajna średnica ziarn ,

ν - kinematyczny współczynnik lepkości cieczy = 1,5*10-6 [m2/s]

Lp

Qrz

V

Re

0x01 graphic

0x01 graphic

1

40,67

0,809

17,08

2

49,46

0,984

20,78

3

55,33

1,101

23,25

4

62,66

1,246

26,31

5

69,66

1,385

29,25

Dla L1 = 0,435 [ m ]

Lp

ΔH

J

K

[ mm H2O]

[ Pa ]

0x01 graphic
*10-4

1

121

1187,01

3,66

22,10

2

149

1461,69

2,97

33,13

3

169

1657,89

2,62

42,02

4

189

1854,09

2,34

53,24

5

222

2177,82

1,99

69,59

Dla L2 = 0,437 [ m ]

Lp

ΔH

J

K

[ mm H2O]

[ Pa ]

0x01 graphic
*10-4

1

179

1755,99

2,48

32,62

2

222

2177,82

1,99

49,44

3

258

2530,98

1,72

64,01

4

293

2874,33

1,52

81,97

5

349

3423,69

1,27

109,05

Wnioski:

Wyznaczaliśmy współczynnik filtracji złoża porowatego przez które przepływała woda pomiędzy odpowiednimi punktami pomiarowymi na drodze L1 i L2. Sprawdzaliśmy także czy ruch filtracyjny płynu podlegał prawu Darcy'ego. Jak się okazało ruch płynu nie podlegał temu prawu. Oznacza to, że ruch filtracyjny płynu nie był przepływem laminarnym. Jest to spowodowane dosyć dużą porowatością złoża przez które przepływała woda średnica granulatu wynosiła d=0,003 [m].

0x01 graphic