Cel ćwiczenia
Celem tego ćwiczenia było wyznaczenie doświadczalne współczynnika oporu liniowego λ w przewodzie gładkim o przekroju kołowym oraz porównanie z wynikami otrzymanymi z obliczeń tego współczynnika.
Schemat stanowiska
Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego Przykładowe obliczenia
Rzeczywisty strumień objętości
ଷ
ଷ
௩ = 0,9 ∗ ௩ଵ + ௩ଶ
= 0,9 ∗ (2500 + 2500) = 4500
= 0,00125
ℎ
Ciśnienie nasycenia pary wodnej
,ଵଶ଼்ି
ା଼ଶ,଼ହ଼
்
௦ = 9,8065 ∗ 10ହ
ଵଵ,ସ଼
଼ଶଵ,ହସଵ
,ଵଶ଼∗ଶଽସ,ଶି
ା଼ଶ,଼ହ଼
ଶଽସ,ଶ
= 9,8065 ∗ 10ହ
= 2451,64
294,26ଵଵ,ସ଼
Gęstość powietrza w warunkach wzorcowania manometru
100000
௪ = =
= 1,184
287,1 ∗ 294,26
ଷ
Gęstość powietrza w warunkach wykonywania pomiarów 0,622
0,622 ∗ 0,63 ∗ 2451,64
1 +
௦
1 +
1
−
1
100000 − 0,4 ∗ 2451,64 100000
=
௦
∗
∗
௦
=
0,4 ∗ 2451,61
௦
1 +
287,1
294,26
−
1 +
௦
100000 − 0,4 ∗ 2451,64
= 1,192 ଷ
Dynamiczny współczynnik lepkości ଷ/ଶ
ଷ/ଶ
273 +
273 + 112
=
294,26
= 17,08 ∗ 10ି
+ 273
294,26 + 112
273
= 18,11 ∗ 10ି
Liczba Reynoldsa
4௩௪
4 ∗ 0,00125√1,184 ∗ 1,192
=
=
= 14163
∗ 0,00737 ∗ 18,11 ∗ 10ି
Współczynnik oporu liniowego dla ruchu laminarnego
64
64
ଵ = =
= 0,028
2266
Współczynnik oporu liniowego-formuła Blasiusa
0,3164
0,3164
ଶ =
=
= 0,029
√ర
√ర14163
Współczynnik oporu liniowego-formuła Burki
0,21
0,21
ଷ =
=
= 0,028
,ଶଵ
14163,ଶଵ
Współczynnik oporu liniowego wyznaczony doświadczalnie
ଶ ଶ 2 −
ℎଵଶ
ସ =
Δ 4
௩
௪
ଶ
0,00737
0,00737ଶ
2
= 1000 ∗ 9,81 ∗ 0,177 ∗
∗
∗
0,737
4 ∗ 0,00125
1,184
100000 − 1000 ∗ 9,81 ∗ 1,125
∗
= 0,3
100000
Tabela wyników
Lp
Δz
h1
h2
h12
qv1
qv2
qvr
Re
λ1
λ2
λ3
λ4
-
mmH20
mmH20
mmH20
mH20
l/h
l/h
dm3/s
-
-
-
-
-
1
196
499
738
1,237
2650
2650
1,32
15013
-
0,029
0,028
0,030
2
177
452
673
1,125
2500
2500
1,25
14163
-
0,029
0,028
0,030
3
142
382
580
0,962
2250
2250
1,12
12747
-
0,030
0,029
0,031
4
117
319
492
0,811
2000
2000
1
11330
-
0,031
0,030
0,032
5
78
522
777
1,299
3200
-
0,8
9064
-
0,032
0,031
0,032
6
71
484
725
1,209
3000
-
0,75
8498
-
0,033
0,031
0,034
7
61
424
643
1,067
2750
-
0,68
7789
-
0,034
0,032
0,035
8
53
371
572
0,943
2500
-
0,62
7081
-
0,034
0,033
0,037
9
43
318
497
0,815
2250
-
0,56
6373
-
0,035
0,033
0,038
10
35
262
424
0,686
2000
-
0,5
5665
-
0,036
0,034
0,039
11
14
122
236
0,358
1250
-
0,31
3540
-
0,041
0,037
0,042
12
6
88
184
0,272
1000
-
0,25
2832
-
0,043
0,040
0,043
13
4
64
154
0,218
800
-
0,2
2266
0,028
-
-
0,029
14
2
47
126
0,173
600
-
0,15
1699
0,038
-
-
0,039
15
1
34
105
0,139
400
-
0,1
1133
0,056
-
-
0,058
7
6
5
4
λ
pomiary
2 01 3
64/Re
Burki
2
Blasius
1
0
1
2
4
6
8
9
13
15
10-3 Re
Rys. 2. Wykres zależności współczynnika oporu liniowego od liczby Reynoldsa Wnioski
Jak można zaobserwować na powyższym wykresie, w przepływie turbulentnym współczynnik oporu liniowego maleje wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa. Tak samo dzieje się w przepływie laminarnym. Z tego wykresu można także wywnioskować, że rura, w której przepływa płyn, jest hydraulicznie gładka, ponieważ wyniki doświadczalnych pomiarów znajdują się w pobliżu krzywej Blasiusa. Jak wynika z przeprowadzonych pomiarów straty ciśnienia są najmniejsze w przepływie laminarnym.