Mesura de cabals i pèrdues de càrrega pel flux d’aigua en trams rectes de canonada en flux laminar i turbulent .

9,5
Reg. Turbulent f=a.Reb

PRÀCTICA Nº 1 .

Mesura de cabals i pèrdues de càrrega pel flux d’aigua en trams rectes de canonada en flux laminar i turbulent.

CURS 2008-09 / 2ºQ

DATA DE REALITZACIÓ: 23/03/2009

DATA DE LLIURAMENT: 10/04/2009

Objectius

L’objectiu de la primera pràctica és mesurar les pèrdues decàrrega en el flux d’aigua a través d’una canonada i determinar el factor de fricció associat, experimentant amb un ampli rang de cabals, treballant tant en règim laminar com turbulent.

Fonaments teòrics

Si considerem un tram recte de canonada a pressió, de longitud L i de secció circular amb un diàmetre intern D, per on hi circula un fluid incompressible de densitat δ i viscositat dinàmica μ,tal i com mostra la figura 1, podrem trobar la pèrdua d’energia mecànica (o pèrdua de càrrega) que un fluid ha experimentat per fricció amb les parets del conducte a l’anar d’1 a 2, i que ve donada per l’expressió de Darcy-Weisbach (expressió 2), aplicant anteriorment l’equació de Bernoulli (expressió 1) entre els punts 1 i 2, expressada en termes d’energia per unitat de pes (o alçades).

[pic]Figura 1. Flux d’un fluid incompressible en una canonada a pressió.

[pic]

Expressió 1. Equació de Bernoulli (m.c.fluid).

[pic]
Expressió 2. Pèrdues de càrrega segons l’expressió de Darcy-Weisbach (m.c.fluid).

De l’expressió 2 cal remarcar que f és el factor de fricció de Darcy, el qual, en general, és funció de la rugositat relativa de la canonada i del nombre de Reynolds. Fenomenque analitzarem al llarg del nostre experiment, ja que treballarem amb règims laminars i turbulents.

descripcio de l’equipament experimental

1) Tram de canonada recta de 500mm de longitud i 3mm de diàmetre.
2) Manòmetre de mercuri.
3) Cargol de sortida d’aire del manòmetre de mercuri.
4) Manòmetre d’aigua.
5) Cargol de sortida d’aire del manòmetre d’aigua.
6) Vàlvulareguladora de cabal.
7) Subjeccions per aïllar el manòmetre d’aigua.
8) Conducció que connecta la canonada test a la bomba.
[pic]

Dades tècniques

Dimensions de la canonada test:

Longitud: L = 0,500 m ( (z1-z2)
Diàmetre: D = 0,003 m ( Secció: 7,07*10-6 m2

Dades experimentals

1) Trobeu els resultats experimentals i càlculs del cabal, de la velocitat mitjana (v),les pèrdues de càrrega (hL), el coeficient de fricció f a partir de l’equació de Darcy - Weisbach i el nombre de Reynolds:

Variador de freqüència: 23.4 Hz
Temperatura de l’aigua: 20 ºC
Viscositat cinemàtica: 0,000001002 m2/s

Règim Laminar:

|Volum (m^3) |Temps (s) |Cabal (m^3/s) |Velocitat (m/s) |Manometre (mm.c.H2O|hl (m) |f |Re|
|0,00006 |74 |8,10811E-07 |0,114706265 |31 |0,031 |0,27735607 |343,431932 |
|0,00006 |46 |1,30435E-06 |0,18452747 |44 |0,044 |0,15211809 |552,477456 |
|0,00006 |31 |1,93548E-06 |0,273814956 |59 |0,059|0,09263774 |819,805257 |
|0,00006 |27 |2,22222E-06 |0,314380135 |74 |0,074 |0,08813974 |941,257888 |
|0,00006 |19 |3,15789E-06 |0,446750717 |95 |0,095 |0,05603293 |1337,577 |

Règim Turbulent:

|Volum (m^3) |Temps (s) |Cabal (m^3/s)|Velocitat (m/s) | (mm.c.H2O) |(mm.c.Hg) |hl (m) |f |Re |
|0,0004 |25 |0,000016 |2,263536968 |2043,678622 |150 |2,04367862 |0,04695563 |6777,05679 |
|0,0004 |27 |1,48148E-05 |2,095867563 |1866,559808 |137 |1,86655981...