GRUPA IV	ĆWICZENIA LABORATORYJNE
1. Buksińska Alicja 2. Fischer Magdalena 3. Grad Monika 4. Mazurek Anna 5.Opałka Magdalena	TEMAT: POMIAR WYDATKU WODY ZA POMOCĄ KANAŁU POMIAROWEGO.
		OCENA:	PODPIS:

1.Podstawy teoretyczne

Zwężkowe kanały miernicze powstają w wyniku odpowiedniego zwężenia przewodu otwartego (kanału), przez który przepływa ciecz ze swobodnym zwierciadłem. Zmniejszenie swobodnego przekroju uzyskuje się przez:

• łagodne zwężenie ścian bocznych, przy zachowaniu płaskiego dna

• ukształtowanie dna w postaci łagodnie wznoszącego się progu bez zwężania ścian bocznych

• jednoczesne zwężenie ścian bocznych i wzniesienie dna w postaci progu

W zależności od rodzaju ruchu występującego w zwężeniu, rozróżniamy zwężkowe kanały miernicze o przepływie spokojnym, w których na całej długości przepływu występuje ruch nadkrytyczny, oraz kanał o przepływie rwącym, w których w pewnym przekroju zwężonego odcinka pojawia się ruch krytyczny i obserwuję się przejście z ruchu spokojnego w rwący.

Szczególnie szerokie zastosowanie do pomiaru natężenia przepływu w kanałach otwartych znalazły zwężki miernicze o przepływie rwącym. Zainstalowane w kanałach powodują znacznie mniejsze spiętrzenie niż przelewy, a ze względu na opływowy kształt można je stosować w przypadkach wód zawierających rozmaitego rodzaju zawiesiny (np. do pomiaru wydatku ścieków).

Układ zwierciadła wody w kanale zależy nie tylko od geometrii kanału oraz od charakteru obiektów znajdujących się w kanale (jazy, zasuwy), ale także warunków przepływu w kanale, od rodzaju ruchu jaki w nim panuje. W przypadku kanałów otwartych bardzo ważne jest określenie czy ruch w kanale jest spokojny (nadkrytyczny) czy też rwący (podkrytyczny). Jednym z kryteriów pozwalających określić rodzaj ruchu jest porównanie głębokości w danym przekroju z tzw. głębokością krytyczną.

głębokość krytyczna - głębokość przy której energia właściwa (przy założeniu stałego wydatku) osiąga wartość minimalną.

Jeśli warunki w kanale sprawiają, że głębokość przepływu jest większa niż krytyczna, wówczas ruch cieczy w kanale określany jest jako nadkrytyczny (spokojny). W tym rodzaju ruchu dominującą formą energii jest energia potencjalna, prędkość przepływu jest stosunkowo niewielka, przepływ nie ma charakteru niszczącego. Jeśli głębokości są niewielkie, mniejsze niż głębokość krytyczna, prędkości przepływu są wówczas duże, dominującą formą energii jest energia kinetyczna. Ruch taki nosi nazwę podkrytycznego (rwącego).

Kanał mierniczy zwężkowy Venturiego.

Zmniejszenie przekroju kanału uzyskano przez łagodne zwężenie ścian bocznych, przy zachowaniu płaskiego dna. Składa się on z 3 odcinków:

1. konfuzora - zwężenia przekroju od szerokości B do b

2. odcinka zwężonego o szerokości b

3. dyfuzora - rozszerzenie przekroju z szerokości b do normalnej szerokości B

Stosunek szerokości b : B powinien być taki, aby w zwężeniu zapewnić powstanie ruchu krytycznego.

W zależności od warunków panujących poniżej zwężkowego kanału pomiarowego przepływ przez zwężkę może być:

• zatopiony - na całej długości kanału występują głębokości większe niż głębokość krytyczna h_kr , zwierciadło wody przebiega powyżej linii głębokości krytycznych K-K. Zwierciadło wody przed zwężeniem układa się powyżej linii głębokości normalnych N-N, zaś poniżej zwężki osiąga głębokość normalna N-N.

• nie zatopiony - w kanale zwężonym pojawia się ruch podkrytyczny i w pewnym przekroju kanału zwierciadło wody osiąga głębokość krytyczną h_kr.

Rys. zależność energii od głębokości przy przepływie w kanale otwartym:

2.Opis stanowiska doświadczalnego

Ćwiczenie przeprowadzone było na kanale o stałym spadku dna. Przelew o szerokiej koronie umieszczony jest w kanale o stałym spadku dna i w tym też kanale zamontowany jest na stałe przelew kołowy jako urządzenie kontrolne do pomiaru wydatku.

3. Cel ćwiczenia

Celem wykonywanego ćwiczenia było zbadanie przepływu w kanale pomiarowym ścieków oczyszczonych oraz wykonanie cechowania kanału pomiarowego.

4. Przebieg doświadczenia

Przez cały okres pomiarów odczytywałyśmy chwilowe przepływy ścieków z przepływomierza zainstalowanego w rejonie zwężki Venturiego (z częstotliwością co 60 s) i na podstawie uzyskanych odczytów obliczona została średnia wartość przepływu rzeczywistego ścieków w kanale Q_T:

Pomiary uzyskane na podstawie odczytu chwilowych przepływów ścieków z przepływomierza zainstalowanego w rejonie zwężki Venturiego (z częstotliwością co 60 sekund):

A. O ostrej krawędzi:

przypadek 1: przypadek 2:

H=14,7-10,2= 4,5 cm H= 14,7-11,9= 2,9 cm

1 minuta - 57,980 [m³ / h] 1 minuta- 59,00 [m³ / h]

2 - 58,113 [m³ / h] 2- 59,117 [m³ / h]

3 - 58,319 [m³ / h] 3- 59,215 [m³ / h]

4 - 58,513 [m³ / h] 4- 59,303 [m³ / h]

5 - 58,712 [m³ / h] 5- 59,400 [m³ / h]

Średnia wartość przepływu rzeczywistego ścieków w kanale Q_{R :}

Q_R = 0,016 m³ / s

B. O trójkątnej krawędzi:

Przypadek 1: Przypadek 2:

H=23-13,5= 9,5 cm H= 20,5-13,5= 7 cm

1 minuta- 59,757 [m³ / h] 1 minuta- 60,870 [m³ / h]

2- 60,00 [m³ / h] 2- 60,973 [m³ / h]

3- 60,232 [m³ /h] 3- 61,071 [m³ / h]

4- 60,479 [m³ / h] 4- 61,171 [m³ / h]

5- 60,712 [m³ / h] 5- 61,271 [m³ / h]

Średnia wartość przepływu rzeczywistego ścieków w kanale Q_{T :}

m³/h

Q_R = 0,017 m³ / s

Głębokość krytyczna h _kr obliczona została według wzoru

gdzie: B -szerokość zwierciadła wody

h _kr dla zwierciadła wody:

B wynosi 17

Przypadek A:

m

Przypadek B:

m

5.Obliczenie wydatku teoretycznego ścieków w zależności od charakteru przepływu

Teoretyczny wydatek strumienia w prostokątnym, zwężonym przekroju obliczony został według wzoru:

Przypadek A:

m³ / s

Teoretyczny wydatek strumienia w trójkątnym, zwężonym przekroju obliczony został według wzoru:

Przypadek B:

m³ / s

6.Wnioski

• Wydatek osiągnięty w przypadku przelewu o ostrej krawędzi prostokątnego jest mniejszy niż w przypadku przelewu o ostrej krawędzi trójkątnego.

• H_kr w przypadku przelewu prostokątnego jest mniejsze niż w przypadku przelewu trójkątnego.

4

Ep(h)

h_kr

Emin

Ek (h)

Ruch rwący

Ruch krytyczny

Ruch spokojny

---