Wyznaczanie wspolczynnika lepkosci powietrza PDF

Preview

Summary

Sprawozdanie z laboratorium...

Description

Imię Nazwisko:

Adrian Borcz Bartosz Burek Bartłomiej Głuch

wydział

GiG Data

Rok II ocena

Grupa 1

Zespół 4

podpis

26.02.2008

Ćwiczenie 8: „Wyznaczanie współczynnika lepkości powietrza”

Celem danego ćwiczenia było doświadczalne wyznaczenie współczynnika lepkości powietrza, którego ruch wywoływaliśmy przy pomocy aspiratora wodnego. Pomiary wykonywaliśmy podczas laminarnego przepływu powietrza przez rurkę szklaną o przekroju kołowym. Schemat zestawu doświadczalnego:

1 – zawór wody 2 – aspirometr 3 – rurka szklana 4 – manometr

2

Wstęp teoretyczny Lepkość - zdolność płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami. Płyn nielepki to płyn o zerowej lepkości. Lepkość dynamiczna wyrażająca stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania: 

 

Jednostką lepkości dynamicznej w układzie SI jest:

kg m s

Lepkość kinematyczna jest stosunkiem lepkości dynamicznej do gęstości płynu: 

 

Jednostką lepkości kinematycznej w układzie SI jest:

m2 . Jej nazwa pochodzi od tego, że s

jest wyrażona jedynie przez wielkości właściwe kinematyce. Liczba Reynoldsa - określa w sposób jednoznaczny charakter przepływu wiążąc ze sobą wielkości gęstości, lepkości, prędkości przepływu i rozmiaru rury. Liczbę Reynoldsa można opisać jako stosunek sił bezwładności do sił tarcia przepływającego medium. Re 

Fbezw .  v 2 d 2  vd    v d  Ftarcia

gdzie: ρ – gęstość, μ - lepkość dynamiczna, d - średnica wewnętrzna rury, v - prędkość przepływu. Dowolny stan przepływu czynnika jest zawsze jednoznacznie określony przez tę liczbę. Mała jej wartość oznacza przewagę sił lepkości nad siłami bezwładności, duża zaś przewagę sił bezwładności. Należy przyjmować, że dla Re3000 z przepływem turbulentnym (burzliwym).

Pomiary i obliczenia

3

Parametry laboratoryjne podczas wykonywania ćwiczenia: - ciśnienie atmosferyczne: p = 736 mmHg = 98108.8 Pa, - temperatura: T = 23C = 296.15 K, - długość rurki: l = 1m, - wilgotność: w = 65%, - średnica wewnętrzna rurki: D = 3.1 mm = 0.0031 m, - gęstość powietrza: 98108.8 p  1.15  pow  R T 287.05 296.15



J

 kg  m3  .  



gdzie R = 287.05   - stała gazowa powietrza.  kg K  Wyniki pomiarów dla pierwszej serii: Lp.

V [m3]

t [s]

p [Pa]

1

5,3

0,000164

211

2

5,4

0,000167

211

3

5

0,000155

212

4

5,2

0,000159

212

5

5,1

0,000158

212

6

4,9

0,000153

211

7

5,3

0,00016

211

8

5,2

0,00016

211

9

5

0,000154

213

10

5,4

0,000163

212

oraz dla drugiej: Lp.

V [m3]

t [s]

p [Pa]

1 2

10,3 10,3

0,000321 0,000316

208 209

3

10,4

0,000326

210

4

10,3

0,000321

208

5

10,2

0,00033

210

6

10,3

0,000325

209

7

10,3

0,000325

209

8

10,2

0,00032

209

9

10,3

0,000321

209

10

10,2

0,000319

210

Do obliczenia współczynników lepkości powietrza korzystamy ze wzoru:

4

 p D 4 t  128 V L

 kg   m s  ,  

a wartości zmierzone do ich wyliczenia, umieszczone w tabelach, uśredniamy przy pomocy średniej arytmetycznej: 1 n  xśr   xi . n i 1 Uśrednione wartości przedstawiam w poniższej tabeli: Czas wypływu wody tśr [s] Seria pierwsza 5,18 Seria druga 10,28

Różnica ciśnień pśr [Pa] 211,6 209,1

Objętość cieczy Vśr [m3] 0,000159 0,000322

Stąd możemy policzyć wartości współczynnika lepkości powietrza: 3.1416 211. 6 0.00315.18  1.5610 5  6 128 159 10 1 3 .1416 209.1 0.0031 10.28 1.51 10  5 2  128322 10 6 1

1 

 kg   m s  ,   kg    m s   

(wartość tablicowa: tab = 1,7110-5). Do policzenia liczb Reynoldsa wykorzystaliśmy zależność: Re 

 ŚR D  pow 

gdzie:  śr 

V - to prędkość przepływu powietrza przez rurkę kapilarną.  r 2 t

Obliczone wartości przedstawione są w poniższej tabeli:

Seria pierwsza Seria druga

śr [m/s] 4,07 4,15

Re 931,7 961,4

Wnioski Porównując wyniki obliczeniowe z wartościami tablicowymi, widzimy, że nie różnią się one bardzo między sobą, dlatego możemy przypuszczać że ćwiczenie zostało wykonane w miarę poprawnie. Nasza liczba Reynoldsa wskazuje na laminarny przepływ płynu co świadczy o tym że ćwiczenie przebiegało bez zakłóceń.

5...