Politechnika Wrocławska Instytut Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów	Temat:		nr. ćw:
Piotr Pazdan Inż. Środ. rok II gr IV sekcja I	Data wykonania ćwiczenia:	Data i ocena:
Uwagi prowadzącego:

1. Cel ćwiczenia:

- wyznaczenie wartości kreytycznej liczby Reylnoldsa:

• wartści górnej dla przejścia przepły laminarnego w turbulentny;

• wartości dolnej dla przejścia przepływu turbulentnego w laminarny;

2. Podstawy teoretyczne:

Przepływ płynu przez rury o stosunkowo niewielkiej średnicy i przy małych prędkościach ma charakter warstwowy. Mamy wówczas do czynienia z przepływem laminarnym charakteryzującym się uporządkowanym przepływem elementu cieczy, przy braku wymiany masy między powstałymi warstwami. Poza tym prędkości cząstek poruszających się mają kierunek zgodny z kierunkiem wyznaczonym przez oś rury.

Konsekwencją zwiększenia prędkości jest zaburzenie układu warstwowego i przejście z przepływu laminarnego w turbulentny. Charakteryzuje się on występowaniem tzw ruczów pobocznych prowadzących do wymiany masy między elementami warstw. Przyczyną takiej sytuacji jest zmiana kierunku wektorów prędkości elementów płynu. Składowe wektorów nie są juz równoległe do kierunku osi rury i dlatego następuje zburzenie warstw przepływu płynu

Na podstawie doświadczenia otrzymano pewną zależność prędkości i właściwości płynów, oraz średnicy przepływu:

R_e = ;

V_sr - srednia prędkość elementów cieczy;

d - średnica przepływu;

ν - kinematyczny współczynnik lepkości;

Wartość tego wyrażenia - R_{e kr} - określa moment przejścia przepływu danej cieczy w rurze d z laminarnego w turbulentny. Posiada on jednak dwie wartości:

• R_{e kr}^d = 2320 - i okręsla liczbę poniżej której przepływ w danych warunkach jest laminarny;

• R_{e kr}^g = 50.000 - i określa liczbę powyżej której przepływ ma charakter turbulentny;

• na przedziale ( 2320 , 50.000 ) w zależności od warunków doświadczenia moze występować zarówno przepływ laminarny jak i turbulentny;

zbiornik z cieczą

zabarwianą

3. Schemat stanowiska:

dysza wylotowa

zawór regulacji przep. zbiorniki zasilające

rura przepływu cieczy

zbiornik badania

pręd. masowej

waga

dopływ

odpływ

odpływ

4. Przebieg ćwiczenia:

Warunki doświadczenia:

• temperatura cieczy T = 14,4 ^oC = 287,4 K;

• gęstość cieczy w temperaturze T wynosi ρ = 999,188 kg/m³;

• kinematyczny współczynnik lepkości w temperaturze T wynosi ν = 1,172 * 10^-6 m²/s

• masa wody przepływającej podczas pomiaru m = 0.5 kg;

• średnice przepływu w doświadczeniu: d₁ = 7,6 mm = 0,0076 m;

d₂ = 15,6 mm = 0,0156 m;

Przebieg doświadczenia:

• przez rurki kolejno przepływa woda zabarwiona cieńką strugą fioletowej cieczy; obserwacja zachowania strugi cieczy zabarwionej przy stałej regulacji prędkości przepływu pozwala nam ustalić moment zmiany przepływu laminarnego w turbulentny ( i odwrotnie ) i jednodcześnie wyliczyć krytyczną wartość liczby Reynoldsa;

Tabelka wyników:

Rkr^d						Rkr^g
d1 = 0,0076 [m]			d2 = 0,0156 [m]			d1 = 0,0076 [m]			d2 = 0,0156 [m]
Lp.	m [kg]	t [s]	Lp.	m [kg]	t [s]	Lp.	m [kg]	t [s]	Lp.	m [kg]	t [s]
1.	0,5	10,5	1.	0,5	8,8	1.	0,5	11,0	1.	0,5	7,8
2.	0,5	11,4	2.	0,5	8,0	2.	0,5	9,6	2.	0,5	9,8
3.	0,5	11,4	3.	0,5	8,4	3.	0,5	11,0	3.	0,5	8,2
4.	0,5	12,2	4.	0,5	10,2	4.	0,5	10,0	4.	0,5	10,0
5.	0,5	11,8	5.	0,5	12,0	5.	0,5	9,8	5.	0,5	11,2

Wyznaczenie krytycznej wartości liczby Reynoldsa:

R_kr = ; V_sr = - prędkość elementu cieczy;

Q = - prędkość masowa cieczy ;

τ - średni czas;

- wartość górna określająca przejście z przepływu laminarnego w turbulentny:

• d = 0,0076 m;

• τ = 10,28 s;

• m = 0,5 kg;

Q = [m³/s];

V_sr = [m/s]

R_kr^g = ;

• d = 0,0156 m;

• τ = 9,4 s;

• m = 0,5 kg;

Q = [m³/s];

V_sr = [m/s]

R_kr^g = ;

R_sr^g = ;

- wartość dolna określająca przejście przepływu turbulentnego w laminarny:

• d = 0,0076 m;

• τ = 11,46 s;

• m = 0,5 kg;

Q = [m³/s];

V_sr = [m/s]

R_kr^d = ;

• d = 0,0156 m;

• τ = 9,48 s;

• m = 0,5 kg;

Q = [m³/s];

V_sr = [m/s]

R_kr^d = ;

R_sr^d =

5. Dyskusja błędów:

Błędy pomiaru wartości krytycznej liczby Reynoldsa liczymy ze średniej arytmetycznej na podstawie danych tablicowych według których R_kr^d = 2320:

ΔR = ;

Pewne znaczenie dla poprawności wyników ma także pomiar czasu z błędem Δt = 0,2 s oraz błąd pomiaru masy Δm = 0,001 kg.

6. Wnioski końcowe:

---