Stanovení účinku vodního paprsku

Transkript

1 Vysoké učení technické v Brně akulta strojního inženýrství Energetický ústav Odbor fluidního inženýrství Victora Kaplana NÁZEV: tanovení účinku vodního paprsku tudijní skupina: 3B/16 Vypracovali: Jméno Příjmení Podpis Datum:

2 Zadání Zjistěte objemový průtok pomocí přepadu. tanovte velikost účinku vodního proudu dopadajícího na rovnou desku, která se nepohybuje. Použité vzorce a výpočty Hustota vody závisí především na teplotě. Její hodnota vychází z aproximačního vztahu 3. stupně ρ 3 i0 a i x a 0 = 100, a 1 = -0,716, a = 0,01047, a 3 = -0,0007 i íla vodního paprsku na rovinnou desku je reakcí kapaliny na pevnou stěnu. Všude předpokládáme atmosférický tlak. Ve směru vodorovném tedy vstupuje hybnost a v tomto směru už žádná hybnost nevystupuje. Výsledná síla tedy je: c Pro použitý krátký konfuzor se zaoblenými stěnami je součinitel kontrakce přibližně roven 1, takže platí: c kde je plocha výtokového otvoru, kterou zjistíte podle označení průměru na namontované dýze (11,75mm). Vypočítaná výsledná síla Při p zjištěném pomocí přepadu, který je zamontován na korytu, je: P a P P Potřebný vzorec najdete na další straně. íly 0 a P srovnáte se silou určenou na váze, pomocí známé hmotnosti závaží m = 0,545 kg.

3 Popis zařízení Voda cirkuluje pomocí čerpadla ze spodní nádrže do horní. tálá výška hladiny je v horní nádrži zajišťována dlouhou přepadovou hranou. Přebytečná voda je odváděna za přepadem do spodní nádrže. Na výtlaku čerpadla je seřízen ventil tak, aby přepadalo minimální množství vody při zcela otevřeném ventilu umístěném před dýzou. Různé velikosti průtoku si seřídíte ventilem před dýzou. Voda z rovinné desky zavěšené pevně na páce, která se otáčí kolem svého opěrného bodu a má závaží na druhém konci, padá do koryta na jehož konci je upevněna deska s měrným přepadem. Voda přepadá do sběrného koryta opatřeného výtokovým otvorem, který využijeme při plnění měrné nádoby. Trojúhelníkový přepad: 8 15 g tg h 5 = 0,596 = 90

4 Vypracování: 1) Při zcela uzavřeném ventilu před dýzou nastavíme rovnováhu na váze a nulovou polohu na tyčkovém indikátoru h 0 pro změření zvednuté hladiny nad přepadem při průtoku. ) Postupně tímto ventilem nastavujeme průtoky ( 5 hodnot ), při kterých zjistíme výšku h přepadu hrotovým snímačem, na váze stanovíme velikost účinku vodního paprsku dopadajícího na rovnou desku. 3) íla vodního paprsku na rovinnou desku je reakcí kapaliny na pevnou stěnu. Všude předpokládáme atmosférický tlak. Ve směru vodorovném tedy vstupuje hybnost a v tomto směru už žádná hybnost nevystupuje. Výsledná síla tedy je:.. c, c kde je plocha výtokového otvoru kde d = 11,75 mm 4) Objemový průtok P pomocí přepadu určíme ze vztahu: P 8 15 g tg h 5 kde = 90, 0,596, h je výška přepadu 5) Objemový průtok objemovým způsobem určíme ze vztahu: V m V 3 m,, 0 s, 1000kg / m. 6) Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot Hustota: ρ 3 i0 a i x t[ C] a 0 a 1 a a 3 ρ[kg*m - ] ,716 0, , ,8176 Pův. výška: 0,998m, t. vody: 16 C číslo měření síla [N] čas [s] výška přepadu [m] hmotnost [kg] i [m3/s] p [m3/s] p [N] 1 0,5 18,39 0,0315 4,8, , ,578 0, ,31 0,093 4,15, , ,6 0,36 3 1,5 11,01 0,037 4,1 3, , ,181 1, ,1 0,04 5,45 4, , ,696 1,704 5,5 10,45 0,046 5,3 5, ,4.10-4,191,331

5 3 Závislost síly na č. měření,5 [N] 1,5 1 0,5 m p číslo měření 7) Závěr Nejpřesnější metoda měření je měření pomocí stopek a vážením hmotnosti vody. Kdybychom nechali napustit více vody a měřili tím delší časový interval byla by tato metoda ještě přesnější. Další metoda pomocí přepadu na začátku měření vykazuje značnou odchylku ale na konci už se blíží metodě s váhou. Měření pomocí posouvání závaží má jednu velikou chybu a to, že při malých průtocích voda nedopadá kolmo na podložku ale pod úhlem, tím dochází ke značné chybě. Při vyšších průtocích se toto eliminuje. Všechny měření byli ovlivněny tím že první sílu jsme měřeli až na konci. I když jsme čekali pár minut tak celý systém už byl ovlivněn předchozím připouštěním většího množství vody. V ideálním případě by se křivky měli překrývat. Díky chybě v odečítání pomocí měřítka, váze a né přesnému nastavení průtoku se křivky liší.