Ćwiczenie: 2 |
Temat: Pomiar współczynnika oporu liniowego.
|
Data wykonania ćwiczenia
|
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii |
|
|
Rok II, semestr 3 |
Ocena
|
1 Schemat ideowy przeprowadzonego doświadczenia;
Ćwiczenie polegało na wprowadzeniu powietrza w ruch przy użyciu urządzenia tłoczącego, oraz mierzeniu ciśnień, lub różnicy ciśnień w różnych punktach tego przepływu - jak na rysunku. Kolejno przepływ powietrza odbywał się w dwóch rurach o wymiarach D = 12mm, oraz D=48mm. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika oporu liniowego powietrza, oraz określenie rodzaju przepływu na podstawie liczby Reynolds'a, wyznaczyliśmy również grupę cech badanego przepływu takie jak prędkość średnia i maksymalna przepływu.
2. Wyniki pomiarowe.
2.1 Wyniki pomiarów dla rury żółtej o wymiarach D=12mm i L=1,5m
pd - [Pa]
|
Ururka - [mmH2O] |
|
|
Lh |
Ph |
121 |
20 |
350 |
95 |
60 |
310 |
66 |
105 |
265 |
40 |
140 |
230 |
12 |
160 |
200 |
2.2 Wyniki pomiarów dla rury zielonej o wymiarach D=48mm i L=3,2m
pd - [Pa]
|
Δp [Pa] |
745 |
100 |
565 |
75 |
366 |
50 |
220 |
30 |
74 |
10 |
3. Wykonanie obliczeń na podstawie uzyskanych wyników.
3.1 Liczymy Δp - różnice ciśnień z wyników otrzymanych na ururce ze wzoru;
Δp=Δh*ρw*g
gdzie;
Δh=Ph-Lh
ρw=1000 [kg/m3]
g=9,81 [m/s2]
3.2 Obliczmy prędkość maksymalną przepływu dla poszczególnych rur:
gdzie:
pd - ciśnienie dynamiczne
ρ=1,2 [kg/m3]
3.3 Wyznaczenie prędkości średniej przepływu i prędkości średniej:
gdzie:
Dp=24mm
D=12mm - dla obliczeń dotyczących rury żółtej
D=48mm - dla obliczeń dotyczących rury zielonej
3.4 Obliczamy współczynnik oporu liniowego:
gdzie :
L=1,5m- dla rury żółtej
L=3,2m- dla rury zielonej
3.5 Wyznaczenie liczby Reynolds'a ze wzoru;
gdzie:
=16∙10-6 [m2/s] - współczynnik lepkości
4. Zestawienie wyników obliczeń.
4.1 Wyniki obliczeń dla rury żółtej - D=12mm.
pd [Pa] |
ururka [mm] |
h [mm] |
p [Pa] |
Vmaxp [m/s] |
Vśrp [m/s] |
Vśr [m/s] |
|
Re |
|
|
Lh |
Ph |
|
|
|
|
|
|
|
121 |
350 |
20 |
330 |
3237,3 |
14,215 |
11,372 |
45,488 |
0,0208 |
34116,32 |
95 |
310 |
60 |
250 |
2452,5 |
12,596 |
10,077 |
40,306 |
0,0201 |
30229,52 |
66 |
265 |
105 |
160 |
1569,6 |
10,499 |
8,399 |
33,595 |
0,0185 |
25196,57 |
40 |
230 |
140 |
90 |
882,9 |
8,173 |
6,539 |
26,154 |
0,0172 |
19615,50 |
12 |
200 |
170 |
30 |
294,3 |
4,477 |
3,581 |
14,325 |
0,0191 |
10743,85 |
4.2 Wyniki obliczeń dla rury zielonej - D=48mm.
pd [Pa] |
p [Pa] |
Vmaxp [m/s] |
Vśrp [m/s] |
Vśr [m/s] |
|
Re |
745 |
100 |
35,273 |
28,218 |
7,055 |
0,0267 |
21163,51 |
565 |
75 |
30,717 |
24,574 |
6,143 |
0,0248 |
18430,36 |
366 |
50 |
24,723 |
19,778 |
4,945 |
0,0256 |
14833,72 |
220 |
30 |
19,168 |
15,334 |
3,834 |
0,0255 |
11500,61 |
74 |
10 |
11,117 |
8,893 |
2,223 |
0,0253 |
6669,99 |
Stałe fizyczne użyte w obliczeniach;
- gęstość wody - ρw=1000 [kg/m3]
- przyspieszenie - g=9,81 [m/s2]
- gęstość powietrza - ρ=1,2 [kg/m3]
- współczynnik lepkości powietrza -
=16∙10-6 [m2/s]
5. Wnioski:
Z otrzymanych wyników wnioskujemy, że badany przepływ powietrza był turbulentny Re>2300.
Z otrzymanych wyników wnioskujemy również, że współczynnik oporu liniowego rośnie wraz ze wzrostem prędkości średniej (jak również użytej mocy urządzenia tłoczącego powietrze).
2