LABORATORIUM Z MECHANIKI PŁYNÓW
Ćwiczenie nr 3
Temat: BADANIE WYPŁYWU CIECZY ZE ZBIORNIKA.
Ocena: Łukasz Kulesa
Wydział Inżynierii Mechanicznej i
Robotyki
Rok IIIB, grupa 6a
1.Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest doświadczalne określenie współczynników prędkości, kontrakcji i wydatku, a następnie porównanie otrzymanych rezultatów z wynikami uzyskanymi na drodze analitycznej. Badanie dotyczy wypływów przez otwory małe oraz przez przystawki.
Schemat i opis stanowiska doświadczalnego.
Stanowisko składa się ze zbiornika 1 prostokątnym przekroju poprzecznym z ruchomą przegroda 2 służącą do ustalenia poziomu cieczy. Wypływ cieczy odbywa się przez otwór lub przystawkę 3. Pozioma listwa 4 z naniesioną podziałką milimetrową oraz wskaźnik 5 pozwalają określić współrzędne odpowiedniego punktu strumienia. Woda doprowadzana jest do zbiornika przewodem 6 poprzez zawór regulacyjny 7. Wodowskaz 8 służy do określania poziomu wody w zbiorniku. Do wyznaczenia wydatku rzeczywistego używamy zlewki 9.
2. Obliczenia.
Współczynnik wydatku wynosi:
=Vrz/(f0*
)
Współczynnik prędkości określa się w oparciu o wzory:
x=c*t=*
t oraz y=gt^2/2
skąd
x=*
*
)=2**
ostatecznie:
=x/(2*
)
Współczynnik kontrakcji wyznaczyć można przy pomocy równania:
=/
3.Schemat pomiaru współrzędnych x i y
4.Wyznaczanie współczynników prędkości, kontrakcji i wydatku.
a) obliczenia.
W tabeli podana jest masa wody po odjęciu masy wiaderka.
f0=3.42*10^-5 [m ]
ρw=1000 [kg/m ]
Vw=m/ρw = 0.00169 [m ]
Vrz=Vw/t = 0.0000563 [m /s]
=x/(2*
) = 0.87
=Vrz/(f0*
) = 0.55
= = 0.63
Vw=m/ρw = 0.00175 [m ]
Vrz=Vw/t = 0.0000583 [m /s]
=x/(2*
) = 0.87
=Vrz/(f0*
) = 0.57
= = 0.65
Vw=m/ρw = 0.00172 [m ]
Vrz=Vw/t = 0.0000573 [m /s]
=x/(2*
) = 0.74
=Vrz/(f0*
) = 0.55
= = 0.75
b) tabela pomiarów i wyników.
Wielkości zmierzone |
Wielkości obliczone |
||||||||
Lp. |
z [mm] |
x [mm] |
Y [mm] |
mw [kg] |
t [s] |
|
|
|
Vrz [m /s] |
1 |
465 |
530 |
150 |
1.85 |
30 |
0.53 |
|
|
6.1*10^-5 |
2 |
465 |
530 |
150 |
1.85 |
30 |
0.53 |
|
|
6.2*10^-5 |
3 |
465 |
530 |
150 |
1.85 |
30 |
0.53 |
|
|
6.16*10^-5 |
|
Średnio: |
0.53 |
|
|
|
c) wnioski.
Współczynnik wynosi średnio 0.53 co oznacza, że rzeczywista prędkość wypływu cieczy stanowi 53% wartości prędkości wypływu obliczonej wg wzoru Torricelliego (c=
).
Współczynnik (współczynnik wydatku) określa nam rzeczywisty wydatek cieczy w stosunku do wydatku obliczonego za pomocą wzoru V= *
*fo
(f0 - powierzchnia przekroju otworu). Jest on związany z kształtem przekroju otworu (określonym przez - współczynnik kontrakcji) jak i ze współczynnikiem prędkości :
Współczynnik kontrakcji jest związany z kształtem przekroju otworu.
5. Czas opróżniania zbiornika między dowolnymi poziomami.
a) obliczenia.
t0=F/(*f0)*
* (
-
)
=(t0-trz)/t0*100
t01=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
*(
-
) = 59.25 [s]
1=(59.25-55)/59.25*100 = 7.17 [%]
t02=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
*(
-
) = 41.6 [s]
2=(41.6-40)/41.6*100 = 3.84 [%]
t03=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
*(
-
)) = 66.15 [s]
3=(66.15-63)/66.15*100 = 4.76 [%]
b) tabela pomiarów i wyników.
Wielkości mierzone |
Wielkości obliczone |
|||||||
Lp. |
F [m ] |
f0 [m ] |
|
h [mm] |
h1 [mm] |
trz [s] |
t0 [s] |
|
1 |
0.113 |
3.42*10^-5 |
0.16 |
470 |
440 |
55 |
59.25 |
7.17 |
2 |
|
|
|
420 |
400 |
40 |
41.6 |
3.84 |
3 |
|
|
|
380 |
350 |
63 |
66.15 |
4.76 |
c) wnioski.
Na podstawie błędu względnego () można wnioskować, że pomiar czasu wypływu cieczy nie należy do dokładnych. Winą za taki stan rzeczy obarczyć można:
niedokładne wyznaczenie współczynnika wydatku wynikający z poprzednich pomiarów,
niedokładne odczytanie poziomów h oraz h1 (wartości przybliżone),
niedokładność w mierzeniu czasu,
Laboratorium z mechaniki płynów
str5 Łukasz Kulesa
Grupa 6A rok IIIB
AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA
KATEDRA MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH