POLITECHNIKA WROCŁAWSKA Instytut Techniki Cieplnej	Równowaga względna cieczy	Ćwiczenie: 4.2
Marcin Hyczko II M-E rok: 2 sekcja 3	Data wykonania ćwiczenia 17.03.1998 r.	17.03.1998 godz. 11^00
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 = 170 obr/min

z zmierzone	promień w metrach	z wyznaczone	z obliczone
	-0,045	3,202531862
		-0,04		2,541864245
		-0,035		1,958922229
		-0,03		1,453705816
		-0,025		1,026215005
		-0,02		0,676449795
		-0,015		0,404410188
		-0,01		0,210096183
		-0,005		0,09350778
0,1409	0	0,054644979	0,0553
0,1409	0,005	0,09350778	0,0553
0,1398	0,01	0,210096183	0,0564
0,1369	0,015	0,404410188	0,0593
0,1342	0,02	0,676449795	0,062
0,1308	0,025	1,026215005	0,0654
0,1264	0,03	1,453705816	0,0698
0,12	0,035	1,958922229	0,0762
0,1146	0,04	2,541864245	0,0816
0,1083	0,045	3,202531862	0,0879

Tabela dla prędkości n = 195 obr/min

z zmierzone	promień w metrach	z wyznaczone	z obliczone
	-0,045	4,191294085
		-0,04		3,322024668
		-0,035		2,555022241
		-0,03		1,890286805
		-0,025		1,327818358
		-0,02		0,867616902
		-0,015		0,509682436
		-0,01		0,254014961
		-0,005		0,100614475
0,1461	0	0,04948098	0,0501
0,1457	0,005	0,100614475	0,0505
0,1443	0,01	0,254014961	0,0519
0,1415	0,015	0,509682436	0,0547
0,1376	0,02	0,867616902	0,0586
0,1328	0,025	1,327818358	0,0634
0,1263	0,03	1,890286805	0,0699
0,1188	0,035	2,555022241	0,0774
0,1113	0,04	3,322024668	0,0849
0,1089	0,045	4,191294085	0,0873

Tabela dla prędkości n = 205 obr/min:

z zmierzone	promień w metrach	z wyznaczone	z obliczone
	-0,045	4,624724101
		-0,04		3,664012799
		-0,035		2,816326356
		-0,03		2,081664772
		-0,025		1,460028047
		-0,02		0,951416182
		-0,015		0,555829175
		-0,01		0,273267027
		-0,005		0,103729739
0,1477	0	0,047217309	0,0485
0,1473	0,005	0,103729739	0,0489
0,1457	0,01	0,273267027	0,0505
0,1427	0,015	0,555829175	0,0535
0,1383	0,02	0,951416182	0,0579
0,1331	0,025	1,460028047	0,0631
0,1274	0,03	2,081664772	0,0688
0,119	0,035	2,816326356	0,0772
0,1101	0,04	3,664012799	0,0861
0,102	0,045	4,624724101	0,0942

Wnioski:

• Kształt powierzchni cieczy jest ściśle zależny od prędkości z jaką wiruje naczynie w którym ta ciecz się znajduje.

• W trakcie doświadczenia zaobserwowaliśmy że powierzchnia cieczy dąży do osiągnięcia kształtu walca tym bardziej im większa jest jego prędkość obrotowa.

• Powierzchnia osiągnąwszy kształt walca nie zmienia się wraz ze zmianą kąta nachylenia osi obrotu. Zmierzyliśmy tą prędkość dla naczynia wirującego w płaszczyźnie poziomej wynosi od 445-416 obr/ min, jest to wartość przy której powstaje walec, a przy wartości 299-285 obr / min powierzchnia ta zaczyna się załamywać.

• Tworzenie się kształtu walca związane jest z działaniem siły odśrodkowej i przyspieszenia ziemskiego.

• Ze wzrostem prędkości obrotowej rośnie wartość siły odśrodkowej, przy czym przyspieszenie ziemskie jest stałe, przy dużych prędkościach wpływ przyspieszenia ziemskiego na kształt powierzchni cieczy jest znikomy, a działa tylko siła odśrodkowa.

A

B

C

D

E

F

G