Sprawozdanie

z

Laboratorium Mechaniki Płynów

Temat:

„Pomiar natężenia przepływu w przewodzie pod ciśnieniem i w korycie otwartym”

Wykonali:

Sergiusz Goławski

Radosław Kalinowski

Marzena Daśko

Magdalena Kozak

Grupa 2 IŚ podgrupa 1

Temat i cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania różnych urządzeń mierzących natężenie przepływu wody oraz ustalenie, które urządzenie jest najbardziej dokładne w swoich pomiarach.

Do pomiaru natężenia przepływu wody zostały nam udostępnione następujące urządzenia:

1. kryza ISA

2. zwężka Venturiego

3. przelew trójkątny

4. kanał zwężkowy Venturiego

5. naczynie pojemnościowe

1. Wstęp teoretyczny

Kryza ISA jest to cienka płytka z otworem w środku ustawiona w przewodzie prostopadle do kierunku płynięcia strumienia. Strumień wody zbliżając się do płytki zwęża się, a w wyniku działania sił bezwładności proces ten zachodzi nadal, do pewnego miejsca za kryzą. Za kryzą tworzą się duże strefy ruchu wirowego, spowodowane istnieniem pustej przestrzeni między głównym strumieniem a ścianką. Ciśnienie strumienia po przejściu przez kryzę nie wraca do początkowej wartości, spowodowane jest to stratami energii na tarcie i powstanie wirów.

Do kryzy podłączony jest manometr różnicowy, którym pomierzyliśmy różnicę ciśnień pomiędzy dwoma punktami badanego ośrodka.

Zwężka Venturiego jest to urządzenie o podobnym działaniu, co Kryza ISA, jednakże różni się od niej budową. Zwężka Venturiego jest ukształtowana zgodnie
z przekrojem strumienia przepływającego przez zwężkę, co potrafi zniwelować powstawanie wirów, a co za tym idzie, zmniejszyć różnicę ciśnień przed i po przejściu przez zwężkę.

Przelew trójkątny jest to urządzenie do mierzenia przepływu w korytach otwartych, składający się z dwóch zbiorników o różnych wysokościach, połączonych ze sobą progiem o wyprofilowanym kształcie (w tym przypadku ma on kształt trójkąta o kącie rozwarcia=45°). Dokonujemy pomiaru różnicy wysokości pomiędzy wierzchołkiem trójkąta, a poziomem lustra wody.

Kanał zwężkowy Venturiego jest kolejnym urządzeniem do mierzenia przepływu w korytach otwartych. Ma on płaskie dno i wyprofilowane boki, dzięki czemu występuje przepływ rwący w miejscu największego przewężenia. Mierząc różnicę wysokości wody przed wejściem w kanał oraz w miejscu przewężenia, jesteśmy w stanie policzyć natężenie przepływu.

Naczynie pojemnościowe pozwala na najdokładniejsze pomierzenie natężenia przepływu wody- wynika to z jego pojemności. Znając wymiary urządzenia oraz mierząc przyrost wysokości wody w danym okresie czasu, jesteśmy w stanie obliczyć natężenie przepływu. Pomiar wysokości słupa wody musi się odbywać w ruchu- tzn. należy obrać początkową wysokość wody (ale nie może to być poziom dna)
i wlewając wodę do określonej wysokości pomierzyć czas przyrostu.

Rysunek 1. Szkic modelu badawczego

2. Opracowanie wyników

Tabela 1.

Wyniki zebrane podczas 10 pomiarowej serii na modelu badawczym.

Nr pomiaru	Zwężka Venturiego			Kryza ISA			Przelew trójkątny
	h1 [mm]	h2 [mm]	Δh [mm]	h1[mm]	h2[mm]	Δh[mm]	h [cm]
1	280	280	560	97	221	318	87,50
2	260	260	520	92	206	298	81,74
3	242	242	484	86	191	277	81,43
4	221	221	442	79	175	254	81,30
5	200	200	400	72	155	227	81,04
6	178	178	356	65	137	202	80,77
7	156	156	312	57	120	177	80,59
8	130	130	260	50	100	150	80,25
9	112	112	224	45	92	137	80,00
10	93	93	186	38	77	115	79,77

Nr pomiaru	Kanał zwężkowy Venturieo			Naczynie pojemnościowe
	hw[mm]	hśr[mm]	Δh[mm]	h1 [cm]	h2 [cm]	Δh [cm]	t [s]
1	77,20	74,90	2,30	`	25	15	18,34
2	76,53	73,98	2,55	10	25	15	19,30
3	76,34	73,89	2,45	10	25	15	19,50
4	76,09	73,77	2,32	10	25	15	20,72
5	75,70	73,57	2,13	10	20	10	14,31
6	75,68	73,47	2,21	10	20	10	15,31
7	75,45	73,33	2,12	10	20	10	16,30
8	75,07	73,19	1,88	10	20	10	17,96
9	74,73	73,07	1,66	9,8	20	10,2	19,90
10	74,48	72,89	1,59	10,1	20	9,9	19,20

Tabela 2.

Informacje dotyczące warunków panujących w laboratorium

Temp.	290^O	K
Gęstość Hg	988,77	[kg/m3]
Gęstość H2O	13553	[kg/m3]

Tabela 3.

Informacje dotyczące modelu badawczego

Średnica przepływu	40	mm
Średnica przewodu przez zwężką	32	mm
średnica zwężki	15	mm
średnica otworu kryzy	21,55	mm
Pow. naczynia pojemnościowego	0,25	m^2

Tabela 4.

Wartości zmierzone i obliczone przy pomiarze natężenia przepływu za pomocą naczynia pojemnościowego.

Nr pomiaru	t[s]	h1[m]	h2[m]	∆h[m]	Q[m^3/s] (*10^-3)	∆Q[m^3/s]
1	18,34	0,1	0,25	0,15	2,0447	1
2	19,30	0,1	0,25	0,15	1,9430	2
3	19,50	0,1	0,25	0,15	1,9231	3
4	20,72	0,1	0,25	0,15	1,8098	4
5	14,31	0,1	0,20	0,10	1,7470	5
6	15,31	0,1	0,20	0,10	1,6329	6
7	16,30	0,1	0,20	0,10	1,5337	7
8	17,96	0,1	0,20	0,10	1,3920	8
9	19,90	0,098	0,20	0,10	1,2814	9
10	21,50	0,101	0,20	0,10	1,1512	10

Tabela 5.

Zestawienie wartości zmierzonych i obliczonych przy pomiarze

natężenia przepływu za pomocą kryzy ISA.

Nr pomiaru	h1[mm]	h2[mm]	Δh[m]	Qwzorc [m^3/s]	α	∆α	Q[m^3/s]	∆Q[m^3/s]	∆Qw
				(*10^-3)			(*10^-3)	(*10^-3)	[%]
1	97	221	0,318	2,0447	0,633		2,0203		1,19
2	92	206	0,298	1,9430	0,621		1,9557		0,66
3	86	191	0,277	1,9231	0,638		1,8856		1,95
4	79	175	0,254	1,8098	0,627		1,8056		0,23
5	72	155	0,227	1,7470	0,640		1,7069		2,30
6	65	137	0,202	1,6329	0,634		1,6102		1,39
7	57	120	0,177	1,5337	0,636		1,5073		1,73
8	50	100	0,150	1,3920	0,627		1,3876		0,32
9	45	92	0,137	1,2814	0,604		1,3261		3,48
10	38	77	0,115	1,1512	0,592		1,2149		5,54

Średnia liczba przepływu dla kryzy ISA α = 0,625

Tabela 6. Zestawienie wartości zmierzonych i obliczonych przy pomiarze

natężenia przepływu za pomocą zwężki Venturiego.

Nr pomiaru	h1 [mm]	h2 [mm]	Δh [m]	Qwzorc Q[m^3/s]	α	∆α	Q[m^3/s]	∆Q[m^3/s]	∆Qw
				(*10^-3)			(*10^-3)	(*10^-3)	[%]
1	280	280	0,560	2,0447	0,980		2,0403		0,22
2	260	260	0,520	1,9430	0,966		1,9661		1,19
3	242	242	0,484	1,9231	0,991		1,8968		1,37
4	221	221	0,442	1,8098	0,976		1,8126		0,15
5	200	200	0,400	1,7470	0,990		1,7244		1,30
6	178	178	0,356	1,6329	0,981		1,6268		0,38
7	156	156	0,312	1,5337	0,985		1,5229		0,71
8	130	130	0,260	1,3920	0,979		1,3902		0,13
9	112	112	0,224	1,2814	0,971		1,2904		0,70
10	93	93	0,186	1,1512	0,957		1,1759		2,15

Średnia l. przepływu dla zwężki Venturiego α = 0,978

Tabela 7.

Zestawienie wartości zmierzonych i obliczonych przy pomiarze

natężenia przepływu za pomocą przelewu trójkątnego.

Nr pomiaru	Qwzorc Q[m^3/s]	h2 [cm]	h1[cm]	∆h[m]	μ	∆μ	Q[m^3/s]	∆Q[m^3/s]	∆Qw
	(*10-3)						(*10-3)	(*10-3)	[%]
1	2,0447	82,00	72,5	0,0950	0,75		2,2322		9,17
2	1,9430	81,74	72,5	0,0924	0,76		2,0826		7,18
3	1,9231	81,43	72,5	0,0893	0,82		1,9123		0,56
4	1,8098	81,30	72,5	0,0880	0,80		1,8434		1,86
5	1,7470	81,04	72,5	0,0854	0,84		1,7103		2,10
6	1,6329	80,77	72,5	0,0827	0,85		1,5783		3,35
7	1,5337	80,59	72,5	0,0809	0,84		1,4938		2,60
8	1,3920	80,25	72,5	0,0775	0,85		1,3418		3,61
9	1,2814	80,00	72,5	0,0750	0,85		1,2362		3,53
10	1,1512	79,77	72,5	0,0727	0,83		1,1436		0,66

Średni współczynnik wydatku dla przelewu μ = 0,82

Tabela 8. Zestawienie wartości obliczonych i zmierzonych przy pomiarze

natężenia przepływu za pomocą zwężkowego kanału Venturiego.

Nr pomiaru	Qwzorc Q[m^3/s]	h1 [mm]	h2 [mm]	∆h1 [m]	∆h2[m]	F [m^2]	V [m/s]	H	μ	∆μ	Q[m^3/s]	∆Q[m^3/s]	∆Qw
	(*10-3)										(*10-3)	(*10-3)	[%]
1	2,0447	77,20	74,90	0,073	0,05	0,014	0,142	0,074	0,86		2,3086		12,91
2	1,9430	76,53	73,98	0,0663	0,0408	0,013	0,149	0,067	0,95		1,9830		2,06
3	1,9231	76,34	73,89	0,0644	0,0399	0,013	0,152	0,066	0,98		1,9041		0,99
4	1,8098	76,09	73,77	0,0619	0,0387	0,012	0,148	0,063	0,98		1,7977		0,67
5	1,7470	75,70	73,57	0,058	0,0367	0,011	0,153	0,059	1,04		1,6394		6,16
6	1,6329	75,68	73,47	0,0578	0,0357	0,011	0,143	0,059	0,98		1,6178		0,93
7	1,5337	75,45	73,33	0,0555	0,0343	0,011	0,140	0,057	0,98		1,5223		0,75
8	1,3920	75,07	73,19	0,0517	0,0329	0,010	0,137	0,053	0,98		1,3772		1,06
9	1,2814	74,73	73,07	0,0483	0,0317	0,010	0,135	0,049	1,00		1,2499		2,46
10	1,1512	74,48	72,89	0,0458	0,0299	0,009	0,128	0,047	0,97		1,1519		0,06

Średni współczynnik wydatku dla kanału Venturiego μ = 0,97

Tabela 9. Dane szczegółowe dotyczące kanały Venturiego.

Szerokość kanału B [m]	0,197	[m]
Szerokość przewężenia b2 [m]	0,069	[m]
Poziom dna wysokości [mm]	69,9	[mm]

WYKRESY TU BĘDĄ

Rachunek błędów

Wnioski

2

---