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

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 [cm^3/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 [cm^3/s]
5	40,67
11	49,46
15	55,33
20	62,66
25	69,66

Obliczenie prędkości filtracji:

Pole przekroju zbiornika:

Natężenie przepływu [cm^3/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

ΔH - różnica wskazań piezometrów w

odpowiednich punktach odbioru ciśnień

L - droga płynu pomiędzy punktami odbioru

ciśnień

1. Obliczenie współczynnika filtracji k

2. Sprawdzenie czy ruch filtracyjny podlega prawu Dracy'ego

gdzie :

d - miarodajna średnica ziarn ,

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

Lp	Qrz	V	Re
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 ]	*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 ]	*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].

---