Laboratorium Katedry Inżynierii Procesowej POLITECHNIKA OPOLSKA |
Mariusz Plata II rok Inż. Środowiska Grupa nr 2 2008/2009 /semestr IV |
||
Laboratorium z Inżynierii Procesowej Ćwiczenie nr 1 Temat: Wyznaczanie Podstawowych Właściwości Fizycznych Cieczy |
|||
Ćwiczenie wykonano dnia: ………...2009r |
Sprawozdania złożono dnia: 14.05.2009r |
Ocena: |
I Cel Ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie gęstości badanej cieczy za pomocą metody pływakowej oraz wyznaczenie gęstości za pomocą metody wagowej i określenie jej gęstości względnej i bezwzględnej . Celem doświadczenia jest również wyliczenie dynamicznego współczynnika lepkości na podstawie uzyskanych odczytów lepkościomierza Englera .
II Opis Stanowiska Pomiarowego
Metoda Wagowa - Piknometr , jest to szklane naczynie o znanej masie i objętości składa się również z termometru , rurki kapilarnej i naczynia
Metoda Pływakowa - Areometr , jest to szklana menzurka do której wkładamy trzpień ze skalą
Lepkościomierz Englera -
1 - naczynie pomiarowe,
2 - otwór kapilary,
3 - pokrywa,
4 - zatyczka,
6 - łaźnia olejowa,
7 - mieszadło,
III Przebieg Doświadczenia
W pierwszej części doświadczenia dokonaliśmy pomiaru gęstości cieczy badanej za pomocą piknometru (metoda wagowa) . Metoda ta polega na ważeniu badanej cieczy w szklanej kolebce przy określonej objętości , pomiar ten pozwala na określenie gęstości względnej .
W kolejnej części doświadczenia dokonaliśmy pomiaru gęstości cieczy areometrem (metoda pływakowa) . Sposób ten polegał na odczytaniu gęstości cieczy badanej w danej temperaturze .
W ostatniej części laboratoriów dokonaliśmy pomiaru względnej lepkości cieczy za pomocą lepkościomierza Englera . Pomiar polegał na zmierzeniu czasu wypływu cieczy badanej o określonej objętości z pojemnika , Stosunek tego czasu do czasu wypływu cieczy wzorcowej daje nam wartość względnej lepkości cieczy wyrażonej w stopniach Englera (°E) .
IV Obliczenia
Metoda Wagowa
lp. |
Waga Piknometru z cieczą wzorcową |
Temperatura cieczy wzorcowej |
Masa Cieczy Wzorcową |
Gęstość cieczy Wzorcową |
|
mp.c [g] |
[°C] |
mcw [kg] |
ρcw [kg/ m3] |
1 |
156,42 |
23,5 |
0,10889 |
1088,9 |
2 |
156,26 |
26,5 |
0,10873 |
1087,3 |
3 |
156,08 |
28 |
0,10855 |
1085,5 |
4 |
155,96 |
31 |
0,10843 |
1084,3 |
lp. |
Temperatura cieczy badaną |
Waga Piknometru z cieczą badaną |
Masa Cieczy badaną |
Gęstość cieczy Badaną |
Gęstość Względna |
Gęstość Bezwzględna |
|
[°C] |
mp.cb [g] |
mcb [kg] |
ρcb [kg/ m3] |
|
|
1 |
24,5 |
141,1 |
0,0936 |
935,7 |
0,8593 |
1267,183 |
2 |
26,5 |
140,46 |
0,0929 |
929,3 |
0,8547 |
1272,163 |
3 |
28 |
140,27 |
0,0927 |
927,4 |
0,8544 |
1270,552 |
4 |
31 |
139,93 |
0,0924 |
924 |
0,8522 |
1272,410 |
Waga Pustego Piknometru mp= 47,53 |
||||
Vcw= Vc =100cm3 = 0,0001 m3 |
||||
|
||||
|
||||
|
||||
2) Gęstość cieczy wzorcowej
ρcw = mcw / Vc
ρcw1 = mcw1 / Vc = 0,10889 kg / 0,0001 m3 = 1088,9 kg/ m3
ρcw2 = mcw2 / Vc = 0,10873 kg / 0,0001 m3 = 1087,3 kg/ m3
|
||||
|
||||
3) Masa cieczy badanej |
|
|
||
mcb = mp.cb - mp |
|
|
|
|
mcb1=141,1 - 47,53 = 93,57 g = 0,0936 kg |
|
|||
mcb2=140,46 - 47,53 = 92,93 g = 0,0929 kg |
|
|||
4) Gęstość cieczy badanej |
|
|
||
ρc= mc / Vc |
|
|
|
|
ρcb1= mcb1 / Vc = 0,09357 kg / 0,0001 m3= 935,7 kg/ m3 |
||||
ρcb2= mcb2 / Vc = 0,09293 kg / 0,0001 m3= 929,3 kg/ m3 |
||||
5) Gęstość względna |
|
|
||
ρwzgl = ρcb / ρcw |
|
|
|
|
ρwzgl1 = ρcb1 / ρcw1 = 935,7 / 1088,9 = 0,8593 |
|
|||
ρwzgl 2= ρcb2 / ρcw2 = 929,3 / 1087,3 =0,8547 |
|
|||
6) Gęstość bezwzględna |
|
|
||
ρwzg = ρcw * (mcw / mcb ) |
|
|
||
ρwzg1 = 1088,9*(0,10889/0,0936) =1267,18 |
|
|||
ρwzg2 = 108,73*(0,10873/0,0929) =1272,16 |
|
|||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Metoda Pływakowa
Lp Temperatura Zakres Pomiarowy Gęstość
ºC
g/cm3 Kg/m3
1 26 0,8 ÷0,9 0,855 855
2 34 0,8 ÷0,9 0,852 852
3 36 0,8 ÷0,9 0,849 849
4 38 0,8 ÷0,9 0,848 848
5 40 0,8 ÷0,9 0,846 846
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
Metoda Englera
LP |
Temperatura oleju |
Czas wypływu cieczy badanej |
Lepkość cieczy badanej |
|
||
|
|
|
|
Gęstość |
||
|
t °C |
T [s] |
ºE |
ν [m²/s] |
η [Pa*s] |
kg/m³ |
1 |
32,5 |
184,1 |
2,97 |
0,0000196 |
0,01669 |
851,4275 |
2 |
35,5 |
172,9 |
2,79 |
0,0000181 |
0,01542 |
849,5285 |
3 |
41 |
169,8 |
2,74 |
0,0000177 |
0,01501 |
846,047 |
4 |
52 |
144 |
2,32 |
0,0000143 |
0,01198 |
839,084 |
Objętość początkowa oleju 200 |
Temperatura początkowa oleju 52 °C |
Czas przepływu wody destylowanej 62 s |
Wyliczanie względnej lepkości cieczy
°E=
Tc - czas wypływu cieczy badanej
Tcw.20°C - czas wypływu cieczy wzorcowej w temperaturze 20°C
ºE1=
ºE2=
Wyliczanie współczynnika kinematycznego
V1
= 0,0000196 m2/s
V2
= 0,0000181 m2/s
Wyliczanie gęstości cieczy korzystając z równania linii trendu metody pływakowej
y=-0,633x+872
ρ1=-0,633*32,5+872=851,4275 Kg/m3
ρ2=-0,633*35,3+872=849,5285 Kg/m3
Wyliczanie dynamicznego współczynnika lepkości
η = * ρ
η1= 0,0000196*851,4275 = 0,01669 Pa*s |
η2= 0,0000181*849,5285 = 0,01542 Pa*s |
`
V Wnioski
Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można stwierdzić:
Lepkościomierz Englera - wartość lepkości cieczy badanej rośnie wraz ze spadkiem jej temperatury oraz czas wypływu cieczy z lepkościomierza Englera również rośnie wraz ze spadkiem temperatury spowodowane jest to zmianą lepkości cieczy .
Metoda Wagowa - Gęstość cieczy badanej maleje wraz ze wzrostem temperatury .
Metoda Pływakowa - Gęstość cieczy badanej również maleje wraz ze wzrostem temperatury , na podstawie współczynnika R2 można stwierdzić że metoda ta jest najdokładniejsza R2= 0,937.
Cel ćwiczenia został osiągnięty za pomocą dwóch metod , Wagowej oraz Pływakowej sprawdziliśmy gęstości badanej cieczy . Posługując się Lepkościomierzem Englera wyznaczyliśmy lepkości badanej cieczy . Błędy w uzyskanych wynikach mogą wynikać z niedokładności urządzeń pomiarowych oraz małej liczby pomiarów badanej cieczy .