DETERMINAREA REGIMULUI DE CURGERE SI A COEFICIENTULUI DE FRECARE LA CURGEREA FLUIDELOR PRIN CONDUCTE ORIZONTALE

Scopul lucrrii

determinarea regimului de curgere

calculul coeficientului de frecare

Aspecte teoretice

Regimul de curgere este caracterizat din punct de vedere hidrodinamic prin valoarea numarului lui Reynolds. In forma

se constanta ca numarul lui Reynolds contine o marime care caracterizeaza fluidul din punct de vedere al curgerii (n), o marime care caracterizeaza aparatul (d) si o marime ce caracterizeaza operatia (w).

Pentru Re < 2300 curgerea este laminara

Pentru Re > 3000 curgerea este turbulenta.

Vizualizarea lichidului de curgere se poate face introducand cu ajutorul unui tub subtire o vana de lichid colorat in interiorul conductei de sticla prin care circula apa. La valori mici ale debitului de apa se formeaza in prelungirea tubului o vana subtire de lichid colorat care se mentine distincta, inauntrul tubului incolor, pe toata lungimea tevii. Fiecare portiune de fluid curge cu viteza dirijata in directia generala de curgere. Marind debitul lichidului curgerea pastreaza acelasi aspect pana la o anumita viteza, numita viteza critica, cand vana de lichid dispare brusc, amestecandu-se cu apa. Curgerea laminara s-a transformat in curgere turbulenta in care vitezele au si componente transversale pe directia generala de curgere.

Pierderea de presiune a unui fluid la curgerea prin conducte este data de ecuatia Fanning - Darcy:

in care l este un factor adimensional numit coeficient de frecare.

Pentru regimul laminar

Pentru regimul turbulent in conducte cu pereti netezi au fost propuse numeroase formule:

formula lui Koo, valabila pentru 3000< Re <

pentru intervalul 5000 < Re <

formula lui Blasius, valabila pentru 3000 < Re <

formula lui Generaux

Pentru regimul turbulent in conducte cu asperitati valoarea coeficientului de frecare variaza cu natura materialului din care este facuta conducta

formula lui Koo:

formula lui Hopf ti Fromm:

in care k este un coeficient care depinde de materialul din care este facuta conducta.

Instalatia experimentala

Este formata din trei conducte, una de metal, cu diametrul de 12 mm si doua din sticla cu diametrele de 15mm, respectiv 19 mm. Lichidul manometric utilizat este tetraclorura de carbon care, pentru temperatura normala de lucru are densitatea de 1550 kg/m³. Distanta la care sunt asezate tuburile de legatura care transmit presiunea la manometrul diferential este de 1 m. Debitele sunt masurate cu ajutorul unui rotametru calibrat in l/h.

Modul de lucru

Se verifica daca rezervorul este plin cu apa, se trece apoi apa prin instalatie pana la completa evacuare a aerului. Se face citirea denivelarii lichidului manometric, pentru fiecare debit de apa masurat cu ajutorul rotametrului, pentru cel putin opt valori ale debitului.

Prelucrarea datelor experimentale

Se calculeaza caderea de presiune, pornind de la denivelarea manometrica :

Se determina viteza de curgere in conducte pentru debitele masurate si se calculeaza valoarea criteriului Reynolds. Din ecuatia Fanning - Darcy se calculeaza coeficientul de frecare, l

Datele masurate precum si cele calculate se trec in tabelul urmator pentru ambele conducte:

Cu datele calculate se construieste diagrama in coordonate divizate logaritmic l = f (Re) si se incearca stabilirea functiei care leaga cele doua variabile si compararea ei cu cele prezentate anterior.