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:

=V_rz/(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.

1. f₀=3.42*10^-5 [m ]

2. ρ_w=1000 [kg/m ]

3. V_w=m/ρ_w = 0.00169 [m ]

4. V_rz=V_w/t = 0.0000563 [m /s]

5. =x/(2*
   ) = 0.87

6. =V_rz/(f₀*
   ) = 0.55

7. = = 0.63

8. V_w=m/ρ_w = 0.00175 [m ]

9. V_rz=V_w/t = 0.0000583 [m /s]

10. =x/(2*
    ) = 0.87

11. =V_rz/(f₀*
    ) = 0.57

12. = = 0.65

13. V_w=m/ρ_w = 0.00172 [m ]

14. V_rz=V_w/t = 0.0000573 [m /s]

=x/(2*
) = 0.74

=V_rz/(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.

1. t₀=F/(*f₀)*
   * (
   -
   )

2. =(t₀-t_rz)/t₀*100

3. t₀₁=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
   *(
   -
   ) = 59.25 [s]

4. ₁=(59.25-55)/59.25*100 = 7.17 [%]

5. t₀₂=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
   *(
   -
   ) = 41.6 [s]

6. ₂=(41.6-40)/41.6*100 = 3.84 [%]

7. t₀₃=0.113/(0.61*3.42*10^-5)*
   *(
   -
   )) = 66.15 [s]

8. 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:

1. niedokładne wyznaczenie współczynnika wydatku  wynikający z poprzednich pomiarów,

2. niedokładne odczytanie poziomów h oraz h₁ (wartości przybliżone),

3. niedokładność w mierzeniu czasu,

Laboratorium z mechaniki płynów

str5 Łukasz Kulesa

Grupa 6A rok IIIB

AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA

KATEDRA MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH

---