Miscarea lichidelor prin ajutaje

Lucrare

MISCAREA LICHIDELOR PRIN AJUTAJE

1.CONSIDERATII TEORETICE

Ajutajul este un tub care are lungimea cuprinsa intre (1,56)^.d si care, prin racordarea la un vas, in continuarea orificiului de diametru d, duce la cresterea debitului de lichid, pentru o sarcina hidraulica constanta data. Marirea de debit se realizeaza ca urmare a formarii unei zone de contractie, careia ii corespunde o presiune mai mica decat cea atmosferica.

Ajutajele sunt conducte de mica lungime si, in ecuatia energiei, trebuie sa se considere atat pierderile de sarcina locale, cat si cele longitudinale.

Debitul de lichid prin ajutaj are expresia

(1)

unde este coeficientul de debit al ajutajului si este dat de relatia

(2)

in care x este coeficientul pierderii locale de sarcina, e-coeficientul de contractie al sectiunii de curgere l-coeficientul de pierderi de sarcina longitudinale, l-lungimea ajutajului, iar d-diametrul interior al ajutajului.

Figura 11.1

Pentru valori obisnuit intalnite, pentru ajutaje, respectiv x e =0,62 si coeficientul pierderii liniare de presiune l l/d=0,02^.5=0,1 rezulta pentru coeficientul de debit

Pentru orificiul simplu avem urmatoarele valori uzuale: coeficientul de viteza, =0,988, iar     coeficientul de contractie, e =0,62. Rezulta pentru coeficientul de debit al orificiului simplu valoarea =0,988^.0,62=0,608, ceea ce arata ca, in aceste conditii, debitul ajutajului este mai mare cu 33% decat cel al orificiului cu acelasi diametru, potrivit raportului 0,809/0,608=1,33.

Din relatia de calcul a depresiunii din zona contractata a ajutajului, scrisa sub forma

(3)

pentru valori medii ale coeficientilor x e si m, rezulta

0,737 h.

Deoarece in mod teoretic depresiunea nu poate depasi valoarea corespunzatoare unei coloane de apa egala cu 10,33 m, rezulta ca h nu poate depasi valoarea de 14 m. Daca sarcina hidraulica depaseste aceasta valoare limita, coeficientul de debit al ajutajului se reduce la valori comparabile cu cele ale orificiului.

Scopul lucrarii consta in determinarea variatiei coeficientului de debit al ajutajului in functie de numarul Reynolds, pentru ajutajul liber si respectiv inecat.

2.DESCRIEREA APARATURII FOLOSITE

Aparatul se compune dintr-un vas V, prevazut cu un perete vertical P, care il separa in doua compartimente, C₁ si C₂. In peretele despartitor este practicata o deschidere circulara prevazuta cu un ajutaj cilindric A, de diametru d=6^.10^-3m si lungime l=3,5^.10^-2m, fixat intr-un dop de cauciuc.

Figura nr. 11.2

D-debitmetru cu flotor, F-furtun de cauciuc, A-ajutaj cilindric, P-perete vertical, V-vas cu apa, C₁, C₂-compartimente, R₁, R₂, R₃-robineti, T-tuburi piezometrice, Rg-rigle gradate

Alimentarea cu apa a vasului se face de la retea prin robinetul R₁, iar evacuarea prin robinetul R₂ cuplat prin furtunul de cauciuc F cu debitmetrul cu flotor D. Prin actionarea robinetului R₃ ce permite trecerea unui debit controlat de apa, pentru a se mentine diferenta de nivel intre cele doua compartimente constanta. Pozitia nivelului apei in compartimentele C₁ si C₂ este indicata de tuburile piezometrice T si se poate citi pe riglele gradate Rg.

3. MODUL DE EFECTUARE A EXPERIENTELOR

1.Se umple cu apa compartimentul C₁ al vasului V, deschizand robinetul R₁, si se regleaza debitul de apa Q, evacuat cu robinetul R₂, astfel incat diferenta de nivel h sa ramana constanta,

2.Se asteapta pana cand nivelul apei in compartimentul C₂ depaseste ajutajul pentru ca acesta sa functioneze inecat si se deschide partial robinetul R₃, pentru mentinerea unei sarcini hidraulice constante si se citesc valorile diferentei de nivel si respectiv a debitului.

3.Se repeta experimentul pentru diferite sarcini hidraulice ale ajutajului inecat, stabilind valorile corespunzatoare ale debitului.

4.Se coboara nivelul lichidului din compartimentul C₂ sub pozitia ajutajului, astfel incat acesta sa fie liber. Se repeta experimentele, variind sarcina hidraulica h.

4. Prelucrarea datelor EXPERIMENTALE

1.Din relatia (1), se expliciteaza coeficientul de debit al ajutajului

. (4)

2.Se determina vascozitatea cinematica a apei la temperatura t, prin interpolare, folosind valorile tabelate din anexa nr. 1:

. (5)

3.Se calculeaza numarul lui Reynolds

. (6)

4.Se reprezinta grafic valorile coeficientului de debit al ajutajului liber si al celui inecat in functie de numarul Reynolds.

5. EXEMPLU DE CALCUL

Pentru testarea aparatului se considera urmatoarele valori experimentale:

A.Pentru ajutajul liber, la temperatura t=14^oC:

h=0,2 m si Q=2,7 l/minut, cu care rezulta:

m³/s,   

m²/s,

B.Pentru ajutajul inecat, la temperatura t=14^oC:

h=0,07 m si Q=1,5 l/minut, cu care rezulta:

m³/s,   

,

m²/s,

.