LABORATOROUM Z MECHANIKI PŁYNÓW |
||
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach |
Temat: Wizualizacja przepływu - krytyczna liczba Reynoldsa
|
Grupa: III niestacjonarne |
WMiBM |
|
2011/2012 |
1. Cel ćwiczenia
Obserwacja zjawisk charakterystycznych dla przejścia przepływu laminarnego w turbulentny i turbulentnego w laminarny oraz wyznaczenie krytycznej liczby Reynoldsa.
2. Schemat stanowiska
Rys.1 1 Idea eksperymenty Reynoldsa: 1-zbiornik z wodą, 2- zbiornik z zabarwiona cieczą , 3-szklana rura,4-rurka z zabarwioną cieczą, 5-zawór do regulacji natężenia przepływu wody, 6-zawór do regulacji natężenia przepływu zabarwionej cieczy, 7- naczynie do pomiaru objętości cieczy, 8-waga do pomiaru masowego natężenia przepływu cieczy.
3.Tabela pomiarów i wyników.
Przepływ laminarny
Lp. |
m [kg] |
t [s] |
Qm [kg/s] |
Re |
Δ Qm |
δ Qm % |
T[°C] |
1 |
0,815 |
15,78 |
0,051648 |
3274,596 |
0,005721 |
0,138098 |
18 |
2 |
0,810 |
16,92 |
0,047872 |
3035,232 |
0,005319 |
0,136874 |
17,4 |
3 |
0,815 |
20,44 |
0,039873 |
2225,827 |
0,004417 |
0,132093 |
16,3 |
4 |
0,820 |
17,3 |
0,047399 |
2645,955 |
0,005235 |
0,134957 |
16,4 |
Re średnie: |
2795,403 |
|
|
|
|||
Przepływ turbulentny
Lp. |
m [kg] |
t [s] |
Qm [kg/s] |
Re |
Δ Qm |
δ Qm% |
T[°C] |
1 |
0,820 |
12,17 |
0,067379 |
3761,3 |
0,000415 |
0,615268 |
15 |
2 |
0,840 |
11,55 |
0,072727 |
4059,869 |
0,000437 |
0,601502 |
15,8 |
3 |
0,840 |
12,73 |
0,065986 |
3683,542 |
0,000396 |
0,600399 |
15,7 |
4 |
0,800 |
13,82 |
0,057887 |
3231,444 |
0,000364 |
0,629175 |
15,5 |
Re średnie: |
3684,039 |
|
|
|
|||
4. Wzory do obliczeń
Masowe natężenie przepływu określone jest za pomocą wzoru:
Liczba Reynoldsa przedstawiona jest poprzez zależność:
, gdzie :
D- średnica wewnętrzna szklanej rury
μ- dynamiczny współczynnik lepkości dla wody
Tabela zależności dynamicznego współczynnika lepkości od temperatury dla wody
T[°C] |
μ( T ) [Pa/m2] |
0 |
17,887·10-4 |
5 |
15,155·10-4 |
10 |
13,061·10-4 |
15 |
11,406·10-4 |
20 |
10,046·10-4 |
25 |
8,941·10-4 |
30 |
8,019·10-4 |
5. Błędy
Błędy wyznaczamy za pomocą różniczki zupełnej:
, gdzie: 
, 
.
Błędy pomiaru masy i czasu:
a 
Błąd względny :
6. Wnioski
W przeprowadzonym ćwiczeniu udało nam się zaobserwować charakterystyczne cechy przepływu laminarnego i turbulentnego.
Uzyskany przez nas dolna liczba Reynoldsa wyniosła 2795,403 jest nieco wyższa niż liczba Reynoldsa dla przepływu laminarnego (2300), prawdopodobnie uzyskany przez nas przepływ nie był przepływem laminarnym tylko metastabilnym. Natomiast liczba Reynoldsa 3684,039 uzyskana dla przepływy turbulentnego , pokrywa się z teorią dotyczącą kryterium statyczności ruchu płynu. .
Niezgodność pomiędzy uzyskanymi przez nasz wartościami a wartościami tablicowymi wynikają z niestałości temperatury oraz przepływu wody.
μ [Ns/m2]