Szczecin, 1.04.2009r.

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA

Katedra Budownictwa Wodnego

Sprawozdanie

z ćwiczeń laboratoryjnych z „Hydrauliki”

Ćwiczenie nr 1

Temat ćwiczenia: „Wyznaczanie granicznej liczby Reynoldsa”

Rok I, Gr. V

1. Część teoretyczna.

Wykonane ćwiczenie ma na celu wyznaczenie granicznej liczby Reynoldsa. Ruch możemy sklasyfikować ze względu na sposób poruszania cząstek. Wyróżniamy ruch laminarny, czyli taki, w którym cząstki cieczy poruszają się po torach równoległych. Innym jest ruch burzliwy, w którym występuje intensywne mieszanie się cząstek płynu. Charakter ruchu z punktu widzenia sposobu poruszania się cząstek określa bezwymiarowa liczba Reynoldsa Re. Wyraża się ją wzorem:

Re= v_śr* d/ ν

gdzie: ν- kinematyczny współczynnik lepkości [m²/s]

v- średnia prędkość przepływu [m/s]

d- średnica przewodu [m]

Graniczne wartości pozwalające określić rodzaj ruchu (w przypadku rurociągów) wynoszą:

Re < 2320 - ruch laminarny

Re ε [2320, 4000] - niestabilny rodzaj przepływu

Re > 4000 - ruch turbulentny

Ćwiczenie polega na obserwacji zachowania się strugi barwnika przy różnych średnich prędkościach przepływu wody w przewodzie o średnicy 10mm i na obliczeniu liczby Reynoldsa. Urządzenie (schemat na rysunku) użyte w tym doświadczeniu pozwala na regulację prędkości przepływu zarówno wody jak i barwnej strugi. Podczas przepływu o charakterze laminarnym strugi cieczy są równoległe i nie następuje wymiana elementów płynu pomiędzy sąsiednimi warstwami. Struga barwnika rysuje się ostro i wyraźnie, biegnąc prawie równolegle do ścianki przewodu. Powyżej pewnej prędkości przepływu w rurze struga ta tuż za wylotem rurki podlega intensywnemu rozproszeniu, a następnie bardzo prędko zabarwia całą masę wody w przewodzie.

2. Stanowisko pomiarowe

3. Przebieg ćwiczenia.

1)Otworzyć dopływ wody do stanowiska i odczekać do momentu ustalenia się poziomu wody na przelewie w zbiorniku zasilającym.

2)Pomierzyć temperaturę wody w zbiorniku.

3)Otworzyć minimalnie odpływ wody i równocześnie dopływ barwnika.

4)Zwiększać płynnie prędkość wody w przewodzie do momentu uzyskania ruchu burzliwego.

5)Pomierzyć wydatek dwukrotnie.

6)Ruch burzliwy wywołać 5- krotnie dla każdego przewodu.

4. Tabela pomiarów wraz z wynikami:

Lepkość kinematyczna ν wartość dla temperatury wody 16°C

Temperatura wody 16°C

Lepkość kinematyczna ʋ [m²/s] =1,112 * 10^-6

Lepkość kinematyczna ʋ [cm²/s] = 0,01112

5. Obliczenia:

Wzory wykorzystane przy obliczeniach:

6. Analiza błędów:

Błędy urządzeń pomiarowych:

V (objętość) - pomiar dokonywany w ml , błąd wynosi 0,001 L

T (czas stopera) - błąd maksymalny wynosi 0,01 s

Błędy wykonane przez osoby dokonujące pomiarów:

• Odchyłki w momencie rozpoczynania pomiaru stoperem i wsadzeniu miernika pod strugę wody

• Odchyłki w momencie kończenia pomiaru stoperem i wyciągania miernika spod strumienia wody

• Możliwe niedokładne odczytanie wartość ml z miarki z powodu nie równości podłoża, zaniedbania odczytującego <nie przykucnięcia>

• Złe ustawienie punktu przejścia wody z ruchu laminarnego w turbulentny

• Nie zapewnienie stałej wysokości zwierciadła wody w zbiorniku z którego mierzyliśmy przepływ wody <zmiana parcia i przeplywu>

7.Wnioski:

Liczba Reynoldsa jest wykorzystywana w wyznaczaniu laminarnego przepływu cieczy, można również za pomocą tej liczby lepkość cieczy.

Ponad to doświadczenie Reynoldsa wykazuje, że mamy do czynienia z dwoma rodzajami ruchu. Ruch, przy którym cząsteczki cieczy poruszają się po torach równoległych nazywany jest ruchem warstwowym lub laminarnym. Drugi rodzaj ruchu nazywany jest ruchem burzliwym lub turbulentnym.

---