Sylwia Janas

Temat: Wyznaczanie krytycznej liczby Reynoldsa.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego oraz wyznaczenie krytycznej liczby Reynoldsa dla przepływu w rurze o przekroju kołowym.

Schemat stanowiska pomiarowego.

Stanowisko pomiarowe składa się z rury szklanej 1 o średnicy wewnętrznej D do której doprowadzamy ciecz barwiącą ze zbiorniczka 2, wodomierza 3.

Przebieg ćwiczenia.

1.Otworzyć zawór 4 doprowadzający barwnik

2.Ostrożnie otwierając zawór 5 zwiększać wydatek wody dopływającej do rury. Prędkość przy której rozpocznie się rozpraszanie barwnika po całej objętości płynącego strumienia uważać będziemy za prędkość krytyczną i dla tej wartości wyznaczać będziemy krytyczną liczbę Reynoldsa.

3.Dla prędkości krytycznej należy zmierzyć wartości czasu w których licznik wskazał przepływ 1dm³ wody.

4. Zamknąć zawory.

5. Cykl pomiarowy powtórzyć trzykrotnie.

6. Wyniki pomiarów umieścić w tabelkach pomiarowych.

Tabela pomiarowa

1 pomiar	2 pomiar	3 pomiar
7,5 30s	19 30s	21 30s
15 x 0,0001m^3 60s	19 x 0,0001m^3 60s	21 x 0,0001m^3 60s
22,5 90s

Tabela wyników

Q[m^3/s]	0,000025	0,000042	0,000047
t[s]	60	45	45

D = 31,5mm = 0,0315m

Q = Vxd²/4

V = 4Q/d² [m/s]

Obliczenia

V₁ = 4x0,000025/x(0,0315)² = 0,323

V₂ = 4x0,000042/x(0,0315)² = 0,542

V₃ = 4x0,000047/x(0,0315)² = 0,606

_H2O = / [m²/s]

_H2O = 1008x10⁶ [Paxs] = [kg/mxs]

ρ_H2O = 999,9 [kg/m³]

_H2O = 999,9/1008*10⁶ = 0,000000992

Re = Vxd/ = (4Q/d²xd)/ _H2O = 4Q/xdx_H2O

Re = 4x0,000025/3,14x0,0315x0,000000992 = 1020,40

Re = 4x0,000042/0,000000098 = 1714,29

Re = 4x0,000047/0,000000098 = 1918,37

Błąd bezwzględny

t₁ = 30s t₁ = 30s t₁ = 30s

t₂ = 60s t_śr = 60s t₂ = 60s t_śr = 45s t₂ = 60s t_śr = 45s

t₃ = 90s

₁ = t₁ - t_śr = -30s ₁ = t₁ - t_śr = -15s ₁ = t₁ - t_śr = -15s

₂ = t₂ - t_śr = 0 ₂ = t₂ - t_śr = 15 ₂ = t₂ - t_śr = 15

₃ = t₃ - t_śr = 30s

 = 85

z tablic dla 3- krotnego pomiaru

t_3 = 1,3s

Średnie arytmetyczne odchylenia pomiarów t_1, t_2, t₃ od wartości średniej

S₁  (^  ^^,  ,

t₁ = S₁x t_3 = 42,43x1,3 = 55,16

S₂  S₃  (^  ^^,  ,

t₂ = t₃ = 21,2x1,3 = 27,56

R_e1 = ((∂R_e1/(∂f₁)xf₁)²+(∂ R_e/(∂D)xD)²+(∂ R_e/(∂)x)²)^0,5 = 1593,37

R_e2 = ((∂R_e2/(∂t₂)xt₂)²)^0,5 = ((29,371x27,56) ²) ^0,5 = 809,46

R_e3 = ((∂R_e3/(∂t₃)xt₃)²)^0,5 = ((2,89x27,56) ²) ^0,5 = 79,65

Wnioski:

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że w miarę wzrostu prędkości cieczy w rurze występują składowe prędkości prostopadłe do osi przepływu. Z otrzymanej wartości liczby Reynoldsa wynika, ze jest to przepływ laminarny, gdyż liczba ta jest mniejsza od granicznej liczby dla przepływu laminarnego, której wartość równa jest 2300.

---