TEMAT : OKREŚLENIE KRYTYCZNEJ LICZBY RAYNOLDSA
CEL ĆWICZENIA: Określenie krytycznej liczby Raynoldsa.
ZAKREŚ ĆWICZENIA: Należy określić wartość krytycznej liczby Reynoldsa podczas przepływu wody.
SCHEMAT STANOWISKA:
1 - rura szklana o średnicy dw = 26,4 mm
2 - rurka doprowadzająca zabarwioną ciecz
3 - zbiornik z zabarwioną cieczą
4 - przewód doprowadzający ciśnienie
5 - rotametr
6 - miernik temperatury
7 - manometr
8 - zawór na obejściu rotametru
9 - kurek
10, 11 - zawory odcinajace
PRZEBIEG REALIZACJI EKSPERYMENTU:
włączyć miernik temperatury do sieci
sprawdzić czy zawór 9 jest zakręcony, jeśli nie to zakręcić
doprowadzić ciśnienie do zbiornika 3
doprowadzić zabarwioną ciecz do rury 1, odkręcając zawór 9
uruchomić niewielki przepływ przez szklaną rurę 1 tak, aby zabarwiona ciecz nie gromadziła się za wylotem
ustalić przepływ zabarwionej cieczy regulując ciśnienie kurkiem 9 i zaworem 10, tak, aby tworzyła ona wyizolowaną nitkę
stopniowo zwiększać przepływ przez rotametr 5
po osiągnięciu wydatku 100 l/h obserwować czy nie następuje przejście ruchu laminarnego w turbulentny
w momencie przejścia ruchu laminarnego w turbulentny zmierzyć wydatek i temperaturę wody
OPRACOWANIE WYNIKÓW:
Lp |
Q [l/h] |
Qśr [l/h] |
t [°C] |
Vśr [m/s] |
D [m2/s] |
Re |
1 |
200 |
210 |
16 |
0,1060 |
1,468 ⋅ 10-6 |
1906 |
2 |
210 |
|
|
|
|
|
3 |
210 |
|
|
|
|
|
4 |
210 |
|
|
|
|
|
5 |
220 |
|
|
|
|
|
ŚREDNIA ARYTMETYCZNA Z WYDATKU
200 + 210 + 210 + 210 + 220
Qśr = = 210
5
0,001
Qśr = 210 m3/s = 0,000058 m3/s
3600
ŚREDNIA PRĘDKOŚĆ
Qśr
Vśr =
F
πd2 3,14 ⋅ (0,0264)2 3,14 ⋅ 0,00069696
F = = = = 0,000547 m2
4 4 4
d = 26,4 mm = 0,0264 m
0,000058
Vśr = = 0,1060 [m3/s ⋅ 1/m2 = m/s]
0,000547
LICZBA REYNOLDSA
V ⋅ d m/s ⋅ m
Re = [ = m2/s ⋅ s/m2 = 1]
D m2/s
0,1060 ⋅ 0,0264
Re = = 1906
1,468 ⋅ 10-6
WNIOSKI:
W doświadczeniu tym na podstawie wizualnej obserwacji zabarwionej strugi wprowadzonej w osi rury równolegle do przepływu wody, wnioskuje się o charakterze przepływu tej wody (laminarny czy turbulentny). W przypadku ruchu turbulentnego barwna struga rozprasza się tuż za wylotem rurki doprowadzającej, zabarwiając całą masę wody - w przypadku ruchu laminarnego zabarwiona struga tworzy wyizolowana nitkę, nie mieszając się wcale z wodą na bardzo długim odcinku. Charakter tego przepływu, tzn. przekształcenie się przepływu laminarnego w turbulentny odbywa się przy określonej wartości liczby Reynoldsa. W przeprowadzonym doświadczeniu wartość ta wynosiła 1906.
Liczba Reynoldsa zależy od temperatury, która wpływa na lepkość i gęstość przepływu oraz parametrów geometrycznych rury, w której płynie ciecz.
Z naszych wyników pomiarów liczba Reynoldsa wynosi 1906, a powinna wynosić ok. 2300. Na błędy mogły mieć wpływ:
nierówności powierzchni szklanej rury
nierówności w przewodzie, z którego wypływa zabarwiona ciecz
niedokładne wychwycenie momentu przejścia ruchu laminarnego w turbulentny
niewielkie zmiany temperatury, a w związku z tym zmiany lepkości.