Miscarea turbulenta a lichidelor - experienta lui nikuradse

MISCAREA TURBULENTA A LICHIDELOR.

EXPERIENTA LUI NIKURADSE

1. CONSIDERATII TEORETICE

In cazul miscarii stationare a unui lichid printr-o conducta dreapta si orizontala, de sectiune circulara, pierderile de presiune in lungul acesteia, se calculeaza cu formula Weisbach-Darcy

(1)

in care r este masa specifica a lichidului, v-viteza medie de miscare, l - lungimea conductei, d - diametrul acesteia iar l -coeficientul de rezistenta hidraulica.

Coeficientul de rezistenta hidraulica l depinde de regimul de miscare caracterizat prin numarul lui Reynolds, definit prin relatia

(2)

n fiind vascozitatea cinematica a fluidului, precum si de rugozitatea peretelui interior al conductei, k.

In cazul regimului laminar, l este functie doar de numarul Reynolds

(3)

In cazul regimului turbulent, se deosebesc trei domenii: domeniul conductelor netede din punct de vedere hidraulic, domeniul conductelor partial rugoase (hidraulic mixt)si domeniul conductelor hidraulic rugoase.

Corespunzator fiecaruia dintre aceste domenii, coeficientul l se determina respectiv cu formulele:

, pentru regimul turbulent, domeniul hidraulic neted

, pentru regimul turbulent, domeniul hidraulic mixt

, pentru regimul turbulent, domeniul hidraulic rugos

Din relatia (1) se poate explicita l

Scopul lucrarii este determinarea pe cale experimentala a coeficientului de rezistenta hidraulica longitudinala l, obtinut pe cale experimentala cu ajutorul relatiei (7), cu cel teoretic dat de (4).

2. DESCRIEREA APARATURII FOLOSITE

Aparatul se compune dintr-o conducta C cu diametrul de 2,54^.10^-2m, prevazuta la capete cu robinetele R₁ si R₂ si cu doua prize manometrice PM la distanta l = 5 m una de alta.

Pierderea de presiune in conducta este indicata de manometrul cu mercur M cuplat prin furtunurile F₁ si F₂ la cele doua prize manometrice.

Modificarea debitului de apa se realizeaza prin manevrarea robinetului R₁ cand robinetul R₂ este complet deschis.

Volumul de apa care curge prin conducta este masurat cu un apometru CA, iar timpul corespunzator se masoara cu un cronometru.

Figura nr.10

PM- prize manometrice, C-conducta orizontala, F₁, F₂-furtune de cauciuc,

M-manometru diferential cu mercur, CA-apometru, R₁, R₂, - robineti

3. MODUL DE EFECTUARE A EXPERIENTELOR

1.Se verifica echilibrarea coloanei de mercur din cele doua ramuri ale manometrului si se deschide complet robinetul R₂ si apoi partial robinetul R₁ si se noteaza denivelarea h.

3.Se cronometreaza timpul t in care trece prin contorul CA volumul de apa V=5 dm³.

4.Se repeta experimentul, marind progresiv debitul si masurand in fiecare caz valorile denivelarii h, volumului de apa V si timpului t, care se inscriu in tabel.

5.Se inregistreaza temperatura apei t, necesara pentru determinarea densitatii si vascozitatii acesteia.

4. Prelucrarea datelor EXPERIMENTALE

1.Se determina caderea de presiune cu

(8)

unde r_m=13.600 kg/m³, este densitatea lichidului manometric, mercurul.

2.Se calculeaza debitul de apa cu relatia

(9)

3.Se determina masa specifica a apei la temperatura t, folosind valorile din Anexa 2:

(10)

4.Se determina vascozitatea apei la temperatura t, folosind valorile din anexa 2:

. (11)

4.Se calculeaza valoarea experimentala a coeficientului hidraulic de rezistenta

(7).

5.Se calculeaza valoarea numarului Reynolds cu relatia (2).

6.Se calculeaza valoarea teoretica l_t a coeficientului de rezistenta l cu (4).

7.Se compara perechile de valori ale coeficientului de rezistenta hidraulica, calculand eroarea relativa

Datele obtinute experimental si prin calcul se inscriu in tabelul urmator.

5. EXEMPLU DE CALCUL

Pentru testarea aparatului s-a facut urmatoarea determinare

V=5 dm³; t 12 s; h=14 mm; t=14 ^oC

1.Caderea de presiune

N/m²

2.Debitul de apa

m³/s

3.Masa specifica a apei la temperatura t=14 ^oC

kg/m³

4.Vascozitatea cinematica a apei la temperatura t=14 ^oC,

m²/s

5.Valoarea experimentala l_exp a coeficientul de rezistenta hidraulica

6.Valoarea numarului Reynolds

7.Valoarea teoretica l_t a coeficientul de rezistenta hidraulica se calculeaza cu relatia corespunzatoare regimului turbulent, domeniul hidraulic neted

8.Eroarea relativa

%.