POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Instytut Techniki Cieplnej
|
Równowaga względna cieczy |
Ćwiczenie: 4.2 |
Sebastian Mikrut II M-E rok: 2 sekcja 4 |
Data wykonania ćwiczenia 23.05.1998 r. |
23.05.1998 godz. 900 |
Uwagi prowadzącego:
|
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest doświadczalne i teoretyczne wyznaczenie kształtu swobodnej powierzchni cieczy w naczyniu cylindrycznym, wirującym wokół pionowej osi.
Schemat stanowiska:
Opis:
A - Silnik; B - Przyrząd do regulacji prędkości obrotowej; C - Regulator obrotów;
D - Cyfrowy wskaźnik obrotów; E - Przyrząd do pomiaru współrzędnych;
F - Obudowa naczynia; G - Naczynie wirujące
Wzory wyjściowe i wynikowe:
gdzie:
ω - prędkość kątowa; g - przyspieszenie ziemskie; H - wysokość napełnienia naczynia;
r - odległość od osi obrotu; R - promień naczynia.
Przykładowe obliczenia:
Doświadczalne wyznaczenie kształtu powierzchni:
Tabela dla prędkości n = 190 obr/min
z zmierzone |
promień w metrach |
z wyznaczone |
z obliczone |
|
-0,045 |
8,989172681 |
|
|
-0,04 |
8,163909671 |
|
|
-0,035 |
7,435736427 |
|
|
-0,03 |
6,804652948 |
|
|
-0,025 |
6,270659236 |
|
|
-0,02 |
5,83375529 |
|
|
-0,015 |
5,493941109 |
|
|
-0,01 |
5,251216694 |
|
|
-0,005 |
5,105582045 |
|
0,144 |
0 |
5,057037162 |
5,1 |
0,143 |
0,005 |
5,105582045 |
5,2 |
0,142 |
0,01 |
5,251216694 |
5,3 |
0,14 |
0,015 |
5,493941109 |
5,5 |
0,136 |
0,02 |
5,83375529 |
5,9 |
0,13 |
0,025 |
6,270659236 |
6,5 |
0,126 |
0,03 |
6,804652948 |
6,9 |
0,12 |
0,035 |
7,435736427 |
7,5 |
0,112 |
0,04 |
8,163909671 |
8,3 |
0,105 |
0,045 |
8,989172681 |
9 |
Tabela dla prędkości n = 210 obr/min
z zmierzone |
promień w metrach |
z wyznaczone |
z obliczone |
|
-0,045 |
9,407825907 |
|
|
-0,04 |
8,399679127 |
|
|
-0,035 |
7,510137851 |
|
|
-0,03 |
6,739202078 |
|
|
-0,025 |
6,086871809 |
|
|
-0,02 |
5,553147043 |
|
|
-0,015 |
5,138027781 |
|
|
-0,01 |
4,841514023 |
|
|
-0,005 |
4,663605767 |
|
0,15 |
0 |
4,604303016 |
4,5 |
0,149 |
0,005 |
4,663605767 |
4,6 |
0,147 |
0,01 |
4,841514023 |
4,8 |
0,144 |
0,015 |
5,138027781 |
5,1 |
0,14 |
0,02 |
5,553147043 |
5,5 |
0,134 |
0,025 |
6,086871809 |
6,1 |
0,127 |
0,03 |
6,739202078 |
6,8 |
0,118 |
0,035 |
7,510137851 |
7,7 |
0,109 |
0,04 |
8,399679127 |
8,6 |
0,103 |
0,045 |
9,407825907 |
9,2 |
Tabela dla prędkości n = 230 obr/min:
z zmierzone |
promień w metrach |
z wyznaczone |
z obliczone |
|
-0,045 |
9,868344455 |
|
|
-0,04 |
8,659025529 |
|
|
-0,035 |
7,591979418 |
|
|
-0,03 |
6,667206121 |
|
|
-0,025 |
5,88470564 |
|
|
-0,02 |
5,244477973 |
|
|
-0,015 |
4,746523121 |
|
|
-0,01 |
4,390841084 |
|
|
-0,005 |
4,177431861 |
|
0,1545 |
0 |
4,106295454 |
4,05 |
0,153 |
0,005 |
4,177431861 |
4,2 |
0,1515 |
0,01 |
4,390841084 |
4,35 |
0,147 |
0,015 |
4,746523121 |
4,8 |
0,142 |
0,02 |
5,244477973 |
5,3 |
0,136 |
0,025 |
5,88470564 |
5,9 |
0,128 |
0,03 |
6,667206121 |
6,7 |
0,117 |
0,035 |
7,591979418 |
7,8 |
0,107 |
0,04 |
8,659025529 |
8,8 |
0,096 |
0,045 |
9,868344455 |
9,9 |
Wnioski:
Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej rośnie siła odśrodkowa, przyspieszenie ziemskie jest stałe, gdy naczynie wiruje z dużą prędkością przyspieszenie ziemskie nie ma prawie żadnego znaczenia, działa wówczas siła odśrodkowa.
Kształt powierzchni cieczy jest zależny od prędkości obrotowej z jaką wiruje naczynie.
W trakcie doświadczenia zaobserwowałem że powierzchnia cieczy dozy do osiągnięcia walcowej powierzchni tym bardziej im większa jest prędkość obrotowa naczynia.
Gdy ciecz w naczyniu osiągnie kształt walca to kształt ten nie zmienia się wraz ze zmianą kąta nachylenia naczynia .prędkość ta dla naczynia wirującego w płaszczyźnie poźomej wynosi 447-415 obr/min,jest to wartość przy której powstaje walec,a przy wartości 290-275 obr/min powierzchnia ta załamuje się.
Kształt powierzchni cieczy jest ściśle zależny od prędkości z jaką wiruje naczynie w którym ta ciecz się znajduje.
A
B
C
D
E
F
G