1. Celem ćwiczenia jest : zapoznanie się z metodą wyznaczania współczynnika strat lokalnych ξ oraz zbadanie jego zależności od liczby Reynoldsa (Re).
Część teoretyczna
Podczas przepływu cieczy rzeczywistej w przewodach powstają opory wywołane lepkością cieczy. Na pokonanie tych oporów zużywana jest pewna część energii mechanicznej strumienia , co powoduje , że łączna energia mechaniczna maleje wzdłuż drogi, zamieniając się w inne rodzaje energii, głównie w ciepło i ulega rozproszeniu. Tę rozproszoną część energii nazywa się stratami hydraulicznymi.
Rozróżnia się straty liniowe i straty miejscowe. Straty miejscowe powstają w tych miejscach przewodu, w których występuje zaburzenie w normalnym rozkładzie prędkości na skutek zmiany kierunku przepływu lub zmiany wymiarów bądź kształtu poprzecznego przekroju przewodu. Przyczyną tych strat są wbudowane zawory odcinające , rozrządcze, odwadniające, odpowietrzające, przyrządy miernicze i inne urządzenia stanowiące dla przepływu wody przeszkodę.
Wysokość strat energetycznych wyraża się wzorem
ΔE=ξ
gdzie: v oznacza średnią prędkość przepływu w m/sek, a ξ bezwymiarowy współczynnik oporu .
Straty energetyczne wywołane zakrzywieniem rury.
Zmiana kierunku przepływu w przewodach o przekroju kołowym odbywa się przy pomocy krzyżaków rurowych zwanych kolanami. Współczynnik start miejscowych w kolanach określa się z wzoru Weisbacha
ξ=
gdzie:
d - średnica rury
promień łuku osi rurociągu
δ - kąt zmiany kierunku
Jednak badania wykazały, że współczynnik oporu ξ zależy nie tylko od stosunku d/R i kąta δ, lecz również od liczby Reynoldsa i chropowatości ścian krzywaka.
Straty energii przy nagłym zwiększeniu przekroju.
Straty przy nagłym zwiększeniu się przekroju przepływowego są wywołane zmniejszeniem
się ilości ruchu i tarciem.
ξ=
gdzie Ai pole odpowiadającego przekroju.
Straty energetyczne przy nagłym zmniejszeniu się przekroju.
Gdy przekrój zmniejsza się nagle współczynnik straty miejscowej określony jest wzorem
ξ=
+
gdzie: ε jest funkcja stosunku A2/A1
3.Obliczenia
4.Rysunek i opis stanowiska pomiarowego.
5.Opis przyrządów i metody pomiarowej
Przyrządy:
stoper
wodomierz METRON
rurki piezometryczne
4.Określenie błędów pomiarów.
błąd Q
Q=m/t
Δm=
δm =
Δt =
ΔQ = Δm/t +Δt⋅m/t2
ΔQt= = Δm/tt= +Δt⋅m/tt= 2 =
błąd V
V=Q/A
ΔVt= =
błąd Re
ΔRet=
błąd ΔE
Δp =
e)błąd