GRUPA IV |
ĆWICZENIA LABORATORYJNE |
|
|
TEMAT: Określanie czasu opróżniania zbiornika przez otwór w dnie
|
|
|
OCENA: |
PODPIS:
|
1. Wprowadzenie
Aby wyprowadzić zależność określającą czas opróżniania zbiornika przez otwór w dnie, przyjmujemy następujące założenia:
Przepływ w zbiorniku ma charakter jednowymiarowy;
Nieustalony ruch cieczy podczas jej wypływu ze zbiorników można traktować jako sumę nieskończonej ilości chwilowych stanów ustalonych;
Swobodna powierzchnia oraz strumień wypływający z otworu znajdują się pod działaniem tego samego ciśnienia (ciśnienia atmosferycznego pa)
Korzystamy z równania Bernoulliego: 
2. Opis stanowiska badawczego
Schemat stanowiska badawczego wykonany jest z pleksiglasu. Przelew w ściance bocznej umożliwia utrzymanie stałego napełnienia do wyznaczenia współczynnika wydatku μ. Zbiornik zasilany jest z sieci wodociągowej. Otwór w dnie o znanej średnicy zamykany jest korkiem lub zaciskiem na odpływie.
3. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest doświadczalna weryfikacja teoretycznej zależności, określającej czas wypływu pewnej objętości wody przez otwór w dnie zbiornika.
4. Wykonanie ćwiczenia
Zbiornik napełniamy wodą i w warunkach przepływu ustalonego mierzymy 3- krotnie metodą objętościową wydatek otworu. Do dalszych obliczeń przyjmujemy wartość średnia arytmetyczną Qw. Należy zmierzyć zbiornik i podać jego wymiary oraz wprowadzić zależność Az(z).
Następnie trzeba zbiornik napełnić wodą do poziomu przelewu w ściance bocznej H1, zamknąć dopływ wody i za pomocą stopera zmierzyć czas Tp1 obniżania się poziomu wody od H1 do H3 = 0,5 cm. Pomiary powtórzyć trzykrotnie. Zanotować również czas pośredni po obniżeniu zwierciadła wody do 1cm.
Kolejnym obliczeniem będzie wyznaczenia współczynnika wydatku otworu. Wyznaczamy go doświadczalnie dla warunków ruchu ustalonego. W tym celu napełniamy zbiornik doświadczalny wodą i utrzymując stałe spiętrzenie H, przy stale pracującym przelewie, mierzymy metodą objętościową za pomocą menzurki i stopera wydatek Qw wody w warunkach ustalonych
5. Obliczenia
Średnica otworu = 10mm
H = 29,5cm ~ 0,3m
g = 9,81 m/s2
A=(∏r2)/4=(3,14*52)/4=19,625 mm2
μ1 =Qw1 /A√2gH= 0,441
μ2 =Qw1 /A√2gH= 0,425
μ3 =Qw1 /A√2gH= 0,434
L.P. |
V [cm3] |
T [s] |
Qw [cm3/s] |
μ=Qw /A√2gH |
1 |
820 |
3,9 |
210,3 |
0,441 |
2 |
850 |
4,2 |
202,4 |
0,425 |
3 |
600 |
2,9 |
206,9 |
0,434 |
L.P. |
H1 [cm] |
H2 [cm] |
H3 [cm] |
Tp1 [s] |
Tp2 [s] |
1 |
29,5 |
1 |
0,5 |
178 |
160 |
2 |
29,5 |
1 |
0,5 |
180 |
160 |
3 |
29,5 |
1 |
0,5 |
178 |
160 |
Teoretyczny czas opróżniania naczynia na odcinku H1-H2:
Tt1= (2,40+ 2,40+ 2,40)/3 = 2,40 s
Teoretyczny czas opróżniania naczynia na odcinku H2-H3:
Tt2= ( 2,58+ 3,01+2,58)/3 = 2,72 s
6. Wnioski
Celem ćwiczenia była doświadczalna weryfikacja teoretycznej zależności, określającej czas wypływu pewnej objętości wody przez otwór w dnie zbiornika.
Z wykonanych przez nas badań wynika, iż czas opróżniania za każdym razem ma podobną wartość. Ponadto obliczony teoretyczny czas opróżniania naczynia na obu odcinkach zgadza się z naszymi pomiarami dokonanymi podczas wykonywania ćwiczenia. Wnioskujemy zatem, że w podobnych warunkach czyli w odpowiedniej temperaturze, wysokości cieczy oraz ciśnieniu, wydatek cieczy będzie miał podobną wartość i czas wypływania wody nie będzie zmieniał się znacząco.
3
Wyszukiwarka