معادله تصحیح شده برنولی برای جریان داخل لوله ها:
بسیاری از جریان های سیالات در حوضه مهندسی شامل جریان هایی هستند که توسط یک دیواره جامد تحت تأثیر قرار می گیرند و بنابراین شامل یک لایه مرزی هستند. مهمترین حالت این جریان ها، جریان داخل لوله ها است.

برای بسط دادن معادله برنولی به صورتی که حالات عملی فوق را نیز شامل شود، دو تصحیح لازم است. اولین تغییر(که از اهمیت کمتری برخوردار است)، تصحیح انرژی جنبشی به خاطر تغییر سرعت سیال بر حسب موقعیت نقطه نسبت به دیواره است(بیشترین سرعت در مرکز و کمترین سرعت در مجاور دواره است).دومین تصحیح(که اهمیت زیادی دارد)، تصحیح رابطه برنولی به علت وجود اصطکاک است.
۱- تصحیح انرژی جنبشی:
در بررسی وضعیت جریان درون کانال های باز و بسته، اغلب تحلیل یک بعدی به کار می رود. کل جریان به صورت یک لوله بزرگ با سرعت متوسط V در هر مقطع در نظر گرفته می شود، اما این انرژی جنبشی در واحد وزن برحسب هد سرعت متوسط سیال(یعنی ) برابر مقدار متوسط روی تمام سطح مقطع نمی شود. بنابراین لازم اس

ت که یک ضریب تصحیح α برای جمله چنان محاسبه کنیم که α برابر متوسط انرژی جنبشی در واحد وزن سیال گذرنده از هر سطح مقطع باشد:

(۴-۱)
که در آن:
V: سرعت متوسط سیال
A : سطح مقطع جریان
می باشد.

۲- تصحیح رابطه برنولی به خاطر وجود اصطکاک:
اصطکاک اثر خود را به صورت کاهش انرژی مکانیکی در یک سیال نشان می دهد. بر اساس قانون بقای انرژی، مقداری حرارت معادل کاهش انرژی مکانیکی تولید می شود. اصطکاک سیال می تواند به عنوان هر نوع تبدیل انرژی مکانیکی به حرارت در جریان سیال تعریف شود. برای سیالات تراکم ناپذیر، رابطه برنولی با افزودن یک جمله به سمت راست معادله ۳ ، تصح

یح می شود.
(۵-۱) که در این رابطه افت انرژی به ازاء واحد وزن سیال است.
ونتوري لوله اي است كه سطح مقطع آن بتدريج كم ميشود و بعد از قسمت باريك شده لوله (گلوگاه) دوباره سطح مقطع آن اضافه شده تا به قطر اوليه مي رسد. در اين آزمايش علاوه برآشنايي با ونتوري و تغييرات فشار در قسمت هاي مختلف آن، مدرج كردن يك ونتوري متر به عنوان وسيله اي جهت اندازه گيري دبي در لوله ها نیز انجام مي شود.

در شكل (۱) يك جريان ايده آل مايعي در لوله ونتوري نشان داده شده است. اگرan , a4 ,a1 به ترتيب سطح مقطع لوله ونتوري در مدخل ورودي، گلوگاه و مقطعي اختياري و همچنين hn , h4 , h1 ارتفاعات پيزومتري در اين مقاطع باشند با صرفنظر كردن از افت انرژي در لوله ونتوري و ثابت فرض كردن سرعت و ارتفاعات پيزومتري در هر مقطع مي توان رابطه برنولي و پيوستگي را بين دو مقطع نوشت و با حذف يكي از سرعت ها در دو رابطه فوق رابطه (۱-۶) را نتيجه گرفت و سپس دبي ايده آل جريان را از رابطه(۱-۷) بدست آورد.
(۱-۶)
(۱-۷)

شکل۱
با توجه به افت انرژي بين مقاطع۱ و ۴ و ثابت نبودن سرعت ها در هر مقطع، مقدار واقعي دبي جريان كمتر از مقدار بدست آمده از رابطه (۱-۷) مي باشد. براي برطرف نمودن اثراث فوق ضريبي بنام (ضريب دستگاه) كه با C نشان داده ميشود به طرف دوم رابطه (۱-۷) اضافه كرده و عملاً بصورت رابطه (۱-۸) مورد استفاده قرار مي گيرد.
(۱-۸)
به كمك رابطه برنولي و معادله پيوستگي بين مقاطع ورودي و هر مقطع اختياري ديگر مي توان فشار ايده- آل را در طول لوله ونتوري بصورت رابطه (۱-۹) بدست آورد.

(۱-۹)

شرح دستگاه و روش آزمايش :
در این آزمایش برای بررسی معادله برنولی از یک ونتوری متر استفاده می شود. شكل (۲) نشان دهنده دستگاه ونتوري مي باشد. در طول لوله ونتوري يازده پيزومتر جهت اندازه گيري فشار در نقاط مختلف ونتوري نصب شده است. توسط تلمبه كردن هوا از مسيري در بالاي پيزومترها ميتوان سطح آب در شاخه هاي پيزومتري را در مقياس مدرج پشت آنها قرار داد. در ونتوري مترهائي كه براي اندازه گيري دبي جريان بكار مي روند. فقط دو پيزومتر يكي در ورودي و ديگري در گلوگاه ونتوري نصب ميشود زيرا اندازه گيري دبي فقط بستگي به مقدار ارتفاع متناظر با فشار اين دو مقطع دارد تغييرات دبي جريان توسط شير كنترل در قسمت خروجي ونتوري انجام مي گيرد.

 

شكل (۲) دستگاه ونتوري متر

قبل از شروع آزمايش لازم است دستگاه تنظيم و تراز گردد. اولين مرحله آزمايش وقتي است كه شير كنترل جريان ونتوري باز باشد كه سطح آب در پيزومتر اول در محدوده بالايي مقياس و در پيزومتر چهارم (پيزومتر گلوگاه) در محدوده پائين مقياس مدرج قرار گيرد.
مقدار دبي واقعي جريان توسط ميز آزمايشگاهي قابل تعيين است. با تعيين h4 , h1 و داشتن ابعاد ونتوري مي توان مقدار دبي ايده آل(Qt) را از رابطه (۱-۷) بدست آورد. از مقايسه با دبي واقعي ونتوري در رابطه (۱-۸) مي توان مقدار C را بدست آورد.
بهتر است آزمايش فوق در ده مرحله مرحله انجام داد. براي اين منظور در هر مرحله شيرخروجي ونتوري را طوري مي بنديم كه مقدار h1 – h4 به اندازه ۰٫۱ مقدار مرحله اول كاهش يابد.

براي تعيين توزيع فشار واقعي در طول لوله ونتوري و مقايسه آن با رابطه (۱-۹) بهتر است كه هنگام انجام مراحل فوق در دو مرحله، تمام پيزومترها يادداشت شوند. انتخاب اين مرحله بهتر است كه در محدوده دبي هاي زياد باشد. قطر لوله مقاطع مختلف ونتوري و محل انشعاب هاي پيزومترها در شكل (۳) نشان داده شده است.
Diameter Piezometer
Tube No.n

۲۶٫۰۰
۲۴
۱۸٫۴۰
۱۶٫۰۰
۱۶٫۸۰
۱۸٫۴۷
۲۰٫۱۶
۲۱٫۸۴
۲۳٫۵۳
۲۵٫۲۱
۲۶ A(1)
B
C

D
E
F
G
H
J
K
L

شكل (۳) قطر مقطع مختلف محل پيزومتر

ها بر حسب ميليمتر

با مشخص بودن مقاطع مختلف ونتوری، سرعت متوسط در هر مقطع محاسبه می گردد. فشار در مقاطع مختلف و در طول ونتوری توسط پیزومترها قابل اندازه گیری است. با توجه به مبداء سنجش ارتفاع (که خطکش پشت پیزومترها است)، می توان گفت که ارتفاع آب داخل پیزومترها معرف برای آن مقطع است. به این ترتیب می توان معادله برنولی را در روی این دستگاه به طور عملی تحقیق کرد.
نتايج و محاسبات:
۱- در هر دبی کمیات و در نتیجه ارتفاع نظیر کل را در پیزومتر شماره

۱ بدست آورید.
۲- با استفاده از تئوری آزمایش و نتیجه قسمت (۱)، را برای مقاطع دیگر ونتوری محاسبه کنید.
۳- نمایش تغییرات را به صورت تابعی از فاصله با استفاده از محاسبات تئوریک قسمت (۱) و (۲) رسم نمایید.
۴- با استفاده از اعداد آزمایش را در هر مقطع بدست آورید و نمایش تغییرات این کمیات را بر حسب فاصله در همان صفحه میلیمتری قسمت (۳) با رنگ دیگری رسم کنید.
۵- در هر دبی ارتفاع نظیر انرژی کل تلف شده را بدست آورید.(ارتفاع انرژی کل در پیزومترهای اول و آخر)

آزمایش دوم: دستگاه اصطکاک در لوله ها
هدف آزمايش :
هدف ازاين آزمايش بررسی قوانين موجود در مورد مقاومت اصطکاکی در مقابل حرکت سيال بر حسب نوع جريان می باشد . همچنين می توان توسط معادله پواسلی(Hagen-poiseuille) برای جريان آرام ( لايه ای ) ضريب ويسکوزيته و توسط رابطه دارسی ضريب اصطکاک را تعيين نمود .
تئوری آزمايش :

افت انرژی در اثر اصطکاک در داخل يک لوله مستقيم بصورت کاهش فشار ظاهر می شود. اگر جريان مايعی از لوله شکل (۱)عبور کند اختلاف ارتفاع سطوح مايعات (h ) در پيزومتر های A و B معرف افت انرژی اصطکاکی يا افت فشار ( به ازاء واحد وزن سيال جاری ) می باشد .
نظر به اينکه بعد افت فشار به ازاء واحد وزن سيال دارای بعد طول است به آن افت هد يا افت ارتفاع هم می گويند.
h =h1-h2

برای جریان آرام در لوله داریم:

μ ویسکوزیته (۲-۱)
u سرعت متوسط سیال در داخل لوله
ρ دانسیته سیال
D قطر لوله
(۲-۲)

(۲- ۳)

برای جریان آشفته از رابطه دارسی استفاده می شود:
(۲- ۴)
f ضریب اصطکاک لوله
مقدار f برای جریان آرام تنها به بستگی دارد.
(۲- ۵)
f در جریان آشفته تابعی است از زبری نسبی داخلی لوله و عدد رینولدز جریان
(۲- ۶)
Colbrook Equation:

(۲-۷)

Re <2100 laminar
2100 <Re <5000 transition
5000<Re turbulent
برای لوله های صاف در صورتی که عدد رینولدز بین تا ۶ ۱۰باشد می توان از معادله تجربی زیر برای محاسبه f استفاده نمود.
(۲- ۸)

درعمل رابطه h/Lبر حسب سرعت را بصورت رابطه زیر نشان می دهند که k و n برای يک جريان و لوله معين ثابت می باشد .
(۲- ۹)
مقدار n در ناحيه جريان آشفته بين۱٫۷ تا ۲ می باشد .

شرح دستگاه :
شکل (۲ ) شمای دستگاه مورد آزمايش را نشان می دهد. توسط مانومترهای تفاضلی جيوه ای و آبی روی دستگاه می توان افت فشار بين دونقطه ازيک لوله مستقيم بطول ۵۰۰ ميليمتر ، قطر اسمی ۳ ميليمتر و سطح مقطع.۰۶۷ ميليمتر مربع را اندازه گرفت .
واضح است که در افت فشار های کم ( معمولاً جريان آرام ) از مانومتر تفاضلی آبی و درافت فشارهای زياد ( معمولاً جريان آشفته ) از مانومتر های تفاضلی جيوه ای استفاده می شود . برای اندازه گيری دبی آب درلوله از يک ظرف مدرج و کرونومتر استفاده می شود. تغييرات دبی توسط يک شير سوزنی در قسمت خروجی لوله انجام می گيرد . برای برقراری جريان (معمولا) آرام از تانک آب درارتفاع ثابت استفاده می شود و برای برقراری جريان ( معمولاً ) آشفته خروجی پمپ را مستقيماً به لوله اصلی وصل می کنند .

 

شکل (۲) شمای دستگاه اصطکاک در لوله ها

روش آزمایش:
قبل از شروع آزمايش ابتدا می بايست دستگاه را هوا گیری نمود این کار توسط تکنسین آزمایشگاه صورت خواهد گرفت.سپس آزمايش را در دو مرحله ( که دريکی معمولاً جريان آرام است و درديگری معمولاً جريان آشفته ) انجام می دهيم .
برای انجام مرحله اول آزمايش خروجی پمپ ميز آزمايشگاهی را به تانک آب در ارتفاع ثابت وصل می نماييم و سپس توسط لوله ای که درزير اين تانک قرار دارد آب را بداخل لوله مورد آزمايش هدايت می کنيم. توسط مانومتر تفاضلی آبی می توان افت فشار ( افت هد ) را قرائت نموده و نتيجه را يادداشت کرد . توسط بستن تدريجی شيرسوزنی در انتهای لوله اين مرحله از آزمايش رابرای چند دبی مختلف انجام دهيد. اندازه گيری دبی در هر مرحله توسط ظرف مدرج و کرونومتر انجام می گيرد.

برای انجام مرحله دوم آزمايش خروجی پمپ را مستقيم به لوله اصلی وصل می کنيم .نظر به اينکه در چنين حالتی فشار خروجی پمپ درلوله مورد آزمايش اثر دارد لذا معمولاً جريان آشفته برقرار می شود. دراين مرحله چون افت فشار زيادتر است از مانومتر تفاضلی جيوه ای برای تعيين آن استفاده می شود. توسط بستن تدريجی شير سوزنی مستقر در انتهای لوله اين مرحله از آزمايش را برای چند دبی مختلف انجام دهيد مقدار دبی را می توان با استفاده از ظرف مدرج و کرونومتر تعيين نمود . لازم است که درطول آزمايش دمای متوسط آب را اندازه گيری شود .

نتايج و محاسبات :
نظر به اينکه افت فشار اندازه گيری شده در مرحله دوم آزمايش بر حسب ميلی متر جيوه است لذا می بايست تفاضل ارتفاع مانومترها در عدد۵۵٫۱۳ ضرب گردد تا به ميلی متر آب تبديل گردد .
۱٫مقدار ضريب اصطکاک (f ) را از رابطه دارسی بدست آورید. مقادير f بدست آمده از رابطه دارسی را بر حسب عدد رينولدز رسم نماييد .به کمک نمودار زبری نسبی را بدست آورید.

۲٫تغیرات log h/L را بر حسب log u رسم کنید و مقدار n رابدست آورید.
۳٫به کمک رابطه poiseuille مقدار ضریب ویسکوزیته را بدست آوریدو با مقدار بدست آمده از نمودار ۳ مقایسه کنید.
۴٫برای هر لوله از معادله colbrook زبری نسبی را بدست آورید و با داشتن d زبری مطلق را حساب کنید.

 

آزمایش سوم: افت ها در سيستم لوله كشي
هدف آزمايش :
هدف از اين آزمايش تعيين افت انرژي ناشي از اجزاء يك سيستم لوله كشي (مانند زانوئي، شير فلکه و تغييرات ناگهاني سطح مقطع لوله) و تعیین رابطه اي بين افت انرژي و سرعت مي باشد. بررسي تغييرات ضريب اصطكاك با عدد رينولدز ، ضريب افت با انرژي جنبشي و تأثير شعاع انحناء يك خم در مقدار افت انرژي محلي آن از مسائلي است كه در اين آزمايش مورد نظر مي باشد.
تئوري آزمايش :‌
افت انرژي كلي در يك سيستم لوله كشي ناشي از دو عامل است. يك افت انرژي طولي كه در اثر مقاومت نيروي چسبندگي سيال بوجود مي آيد(افت انرژی اصطکاکی ) و ديگري افت انرژي در اثر عواملي از قبيل زانويي، شيرها يا تغييرات سطح مسير مي باشد.
۱٫ افت انرژي طولي :
افت انرژي طولي در لوله اي مستقيم بطول L و قطر ثابت d از رابطه (۱) بدست مي آيد.

(-۳۱)
که در آن f بدون بعداست.
مقدار f (ضريب اصطكاك) تابعي از عدد رينولدز جريان وزبري نسبي لوله ميباشد.در لوله هاي نسبتاً صاف و جرياني با عددرينولدز بين تا مقدارf را ميتوان ازرابطه زیر بدست آورد. (-۳۲)
۲٫ افت انرژي در اثر تغيير ناگهاني سطح مقطع لوله :
اگر سطح مقطع یک کانال ناگهان بزرگ شود ، خطوط جریان سیال از دیواره جدا شده و به صورت یک جت وارد بخش بزرگتر می شوند . سپس این جت منبسط شده و کل سطح مقطع مجرای بزرگتر را پر می کند. فضای بین جت منبسط شده و دیواره ی مجرا از سیالی پر می شود که حرکت گردابی دارد و مشخصه ی جدایش لایه ی مرزی است . در این حالت اصطکاک قابل ملاحظه ای در این فضا ایجاد می شود.
برای انبساط ناگهانی :

اگر افت انرژي در طول L از لوله برابر با ∆hf باشد و از افت انرژي جنبشي در قسمت با قطر بزرگتر صرفنظر شود با نوشتن رابطه برنولي بين دو پيزومتر نشان داده شده در شکل (۱) ميتوان افت جزئي را از رابطه زیر بدست آورد.

(۳۳-)

در روابط فوق u سرعت جريان درقسمت باريك تر لوله و اختلاف ارتفاع پيزومترهاي ورودي و خروجي می باشد.
در عمل افت انرژي جزئي از رابطه (۳-۴) بدست مي آید.

(۳-۴)
كه در آن ضريب افت انبساط ناميده مي شود.
وقتی که سطح مقطع مجرا ناگهان کاهش یابد ، جریان سیال نمی تواند گوشه های تیز را دنبال کند و در نتیجه تماس سیال با دیواره مجرا قطع می شود و در این حالت یک جت تشکیل می شود که به درون قسمت سیال ساکن در بخش کوچکتر جریان می یابد . این جت ابتدا منقبض شده و سپس منبسط می گردد و کل سطح مقطع کوچکتر را پر می کند و سرانجام در پایین دست جریان توزیع سرعت حالت معمولی خود را باز می یابد.
L=215mm
شکل (۱) انبساط و انقباض ناگهانی
(-۳۵)

(-۳۶)
جدول (۱) تغييرات ضريب افت براي انقباض ناگهاني را نشان مي دهد.

۱ ۰٫۸ ۰٫۶ ۰٫۴ ۰٫۳ ۰٫۲ ۰٫۱ ۰ A2/A1
0 0.06 0.18 0.30 0.36 0.41 0.46 0.5

برای انقباض ناگهانی kc جدول(۱)مقادیر

۳٫افت انرژي در زانوها و خمها :

اگر در دو نقطه از مسير لوله ها كه بين آن ها زانوئي يا خم وجود داشته باشد دو پيزومتر نصب شود اختلاف ارتفاعي كه توسط دو پيزومتر مشخص ميشود مربوط به دو عامل است يكي افت انرژي طولي و ديگري افت جزئي در اثر زانويي. اگر افت انرژي طولي بين دو نقطه و افت جزئي و اختلاف ارتفاع پيزومترها باشد رابطه (۷) بين دو نقطه برقرار

است.

(-۳۷)

در عمل افت انرژي جزئي زانوئي را از رابطه (۸) بدست ميآورند.

(-۳۸)

كه در آن ضريب افت و ثابت مي باشد.مقدار ضريب افت زانوئي يا خم به نسبت شعاع زانوئي (r) و به قطر لوله (d) بستگي دارد. جدول (۲) تغييرات ضريب افت ) ( را بر حسب نسبت r/d نشان ميدهد.

۴ ۳ ۲ ۱٫۵ ۱ r/d
0.2 0.22 0.27 0.32 0.4
در زانویی ها بر حسب تغییرات ( جدول (۲

۴٫ افت انرژي در شيرها :
اتصالات و شیرها، خطوط جریان معمولی را مختل کرده و سبب ایجاد اصطکاک می شوند. در یک خط لوله کوتاه با اتصالات زیاد ، افت اصطکاک ناشی از اتصالات ممکن است بیشتر از افت اصطکاک خود لوله باشد . افت انرژی جزئی در شیرها بستگی به نوع ساختمان آن دارد.
افت جزئی شیرها از رابطه زیر بدست می آید.
(۳- ۹ )
سرعت متوسط در لوله ای است که به اتصال u ختم می شود.
مقدار در شيرها ثابت نمي باشد بلكه به نوع شير و مقدار باز بودن آن بستگي دارد.جدول (۳) مقادیر ضرايب افت را براي بعضی از اتصالات مشخص مي كند.

نوع اتصال
شير كروي – كا‏‎ملاً باز ۱۰٫۰
شير دريچه اي-كاملاً باز ۰٫۲
شير دريچه اي-نيمه باز ۵٫۶
زانویی ۹۰ ۰٫۴
برای بعضی اتصالات جدول (۳) مقادیر

شرح دستگاه:
دستگاه مورد آزمايش از دو مدار هيدروليكي جداگانه يكي به رنگ آبي روشن و ديگري آبي تيره تشكيل شده است. در هر يك از مدارها تعدادي اتصالات قرارداده شده است. شكل (۲) نشان دهنده تابلوئی است كه مدارات در روي آن نصب شده است.

شكل (۲) شماي دستگاه

 

D شير دريچه اي gate valve مانومترجيوه اي و آبی۱
C زانوي ۹۰ درجه استاندارد ۴
A لوله مستقيم به قطر ۱۲٫۷ و بطول ۶۲۰ mm 7
B زانوي ۹۰ درجه راستگوشه ۹
K شيركروي globe valve مانومترجيوه اي وآبی۲
E بهmmانبساط ناگهاني از قطر۱۲٫۷

mm25.4 3-1
F mmبه۱۲٫۷ mmانقباض ناگهانی از قطر ۲۵٫۴ ۳-۲
J mm150زانوي ۹۰ درجه به انحناء شعاع ۶
H mm100زانوي ۹۰ درجه به انحناء شعاع ۵
G mmزانوي ۹۰ درجه به انحناء شعاع۵۰ ۸

جدول (۴) مشخصات و ابعاد لوله ها در روي تابلو دستگاه

مدار آبي تيره روي تابلو شامل قسمتهاي زير است :
۱- شير دريچه اي (gate valve)
2- زانوئي ۹۰ درجه استاندارد

۳- زانوئي ۹۰ درجه راستگوشه (mitre)
4- لوله مستقيم بطول ۶۲۰ mm
مدار برنگ آبي روشن شامل قسمتهاي زير است :
۵-شيركروي
۶-انبساط ناگهاني
۷- انقباض ناگهاني
۸- خمهاي ۹۰ درجه به شعاع ۵۰ ، ۱۰۰ و۱۵۰ ميليمتر
در تمام اتصالات فوق (به جز دو نوع شير) افت فشار توسط يك جفت پيزومتر تحت فشار هوا اندازه گيري مي شود. ليكن تعيين افت فشار شيرها توسط مانومتر تفاض

لي جيوه اي تعيين مي شود. يادآوري ميشود كه اگر مانومتر تفاضلي جيوه اي اختلاف ارتفاع را نشان دهد براي تبديل آن بر حسب ستون آب مي بايست آنرا در عدد ۵۵٫۱۳ ضرب نمود.
روش آزمایش:
قبل از شروع آزمايش مي بايست دستگاه را تنظيم نمود و سپس آزمايش را در دو مرحله انجام داد. در مرحله اول شير كروي را بسته و شير دريچه اي را بطور كامل باز كنيد تا حداكثر جريان آب در مدار برنگ آبي تيره برقرار شود. حال توسط قرائت پيزومترها ميتوان افت انرژي كلي و سپس افت انرژي جزئي هر اتصال موجود در مدار فوق را تعيين نمود.
براي بررسي تغييرات افت انرژي نسبت به انرژي جنبشي آب جاري در لوله، به تدريج شير دريچه اي را ببنديد و هر بار سطوح آب در پيزومترها را يادداشت نمائيد. در طول مراحل فوق دماي متوسط آب را اندازه گيري نمائيد. بعد از انجام قدمهاي فوق شير دريچه را كاملاً بسته و مرحله دوم آزمايش را بصورت زير انجام دهيد.
در مرحله دوم آزمايش شير كروي را كاملاً باز كنيد سپس توسط يادداشت نمودن پيزومترها و اندازه گيري دبي مي توان افت انرژي كلي و افت انرژي جزئي هر اتصال موجود در مدار آبی روشن را تعيين نمود.
براي بررسي تغييرات افت انرژي جزئي نسبت به انرژي جنبشي آب جاري در لوله بتدريج شير كروي را ببنديد و هر بار سطوح آب در پيزومترها را يادداشت نموده و دبي را اندازه گيري نمائيد اين عمل را حدوداً ۱۰ بار تكرار نماييد.
در خاتمه آزمايش، دو شير را كاملاً بسته و شير خروجي پمپ را هم ببن

ديد و سپس پمپ را خاموش نمائيد توجه داشته باشيد كه قبل از خاموش كردن پمپ, بستن هر دو شير ضروري است.

نتایج و محاسبات:
۱٫ مقدار log و log را در سيستم واحدي cgs براي لوله مستقيم تعيين نمایید.اگر متناسب با Qn باشد مقدار n را از نمودار رسم شده بدست آوريد.
۲٫ بكمك شكل (۳) مقدار ضريب ويسكوزيته آب را در دماي متوسط آزمايش تعيين نمائيد حال با داشتن رابطه سرعت و افت انرژي طولي مقدار عدد رينولدز و ضريب اصطكاك را از رابطه (۱) براي هر مرحله بدست آوريد و سپس جدول (۷) را تكميل نمائيد.

۳ . تغييرات ضريب اصطكاك بر حسب عدد رينولدز (دياگرام مودي) را رسم نمائيد.
۴٫افت انرژي جزئي انبساط و انقباض ناگهاني لوله را بر حسب انرژي جنبشي سيال جاري رسم نموده و بكمك اين دو نمودار مقدار ضريب افت را براي هر كدام بدست آورید.
۵٫ مقادير انرژي جنبشي ، افت انرژي طولي (∆hf) و افت هاي (∆h) زانوئي راستگوشه و استاندارد را بدست آورید‌. همچنين بكمك جدول داده هاو نمودارها رسم شده مقادير انرژي جنبشي افت انرژي طولي و افت هاي خمها را بدست آورید. حال بكمك رابطه (۷) افت جزئي هر قسمت را در هر مرحله محاسبه نمائيد.لازم به ذكراست كه فواصل پيزومترهاي ورودي وخروجي هر زانوئي ياخم۶۲۰ ميليمتر مي باشد.لذا افت طول آن (h) برابر با افت طولي لوله مستقيم بطول ۶۲۰ ميليمتر است.
۶٫ تغييرات افت انرژي جزئي هر زانوئي را بر حسب انرژي جنبشي رسم نمائيد و سپس مقادير ضريب افت هر قسمت را بدست آ‎ورده و تغييرات ضريب افت هر قسمت را بر حسب نسبت r/d رسم نمائيد. مقاديراين نمودار تجربي را با جدول (۲) مقايسه كنيد.
۷٫ بكمك جدول داده ها و رابطه (۹) تغييرات ضريب افت ) ( را بر حسب نسبت سرعت به سرعت حداكثر V / Vmax رسم نمائيد.
۸٫ منحني log بر حسب log را با منحني لوله غير زبر مقايسه كنيد؟
۹٫ آيا افت انرژي در انبساط ناگهاني هميشه از افت انرژي در انقباض ناگهاني بزرگتر است؟
۱۰٫ از منحني تغييرات بر حسب براي زانوها چه نتيجه ای مي گيريد؟
۱۱٫طول معادل زانو ها و خم ها را بدست آورید.
۱۲٫ هر يك از شيرهاي زير چه خصوصياتي دارند و در عمل از هر كدام در چه مواردي استفاده مي شود ؟
الف) شير ساچمه اي
ب) شير پروانه اي
ج) شير دروازده اي
د) شير كروي

آزمایش چهارم:كاليبراسيون فشارسنج

هدف آزمایش :

بررسي رابطه فشار و نيرو (۴-۱) (P = F/A)

تئوري آزمایش :

فشار وارد بر يك سيال در يك نقطه برابر است با نسبت نيروي اعمال شده بر سطح مقطع سيال در آن نقطه:

كه در اين رابطه F‌ نيروي وارد بر سطح A, (N) سطح اعمال نيرو (m2) و P فشار وارد بر سيال (pa) ميباشد.
از طرفي قانون پاسكال بيان ميكند كه :
هر تغییری در فشار اعمال شده بر یک سیال تراکم ناپذیر محبوس به هر بخش از سیال و به دیواره های ظرف انتقال می یابد و فشار وارد بر یک سیال در یک محفظه ی محدود (ظرف بسته) در تمام نقاط داخل محفظه و در همه جهت ها یکسان ا

ست.

(۴-۲) Px = Py = Pz

بنابراين با اتصال محفظه سيال به يك فشارسنج ميتوان فشار سيال را اندازه گيري نمود و اين فشار با توجه به قانون پاسكال در نقاط مختلف يكسان است.

شرح دستگاه :
قسمتهاي مختلف دستگاه شامل يك پايه فلزي (A)، كف بارگذاري (B)، پيستون (C) ، سيلندر روغني (D)، شيلنگ رابط (E)، بوردون گيج (F) و پيچ تخليه روغن جهت جلوگيري (G) ميباشد.

روش انجام آزمايش :
وزنه معلومي روي كفه بار گذاري قرارداده و كفه را چرخش مي دهيم تا پيستون (B) در راستاي قائم قرار گيرد. در اين حالت عدد فشارسنج را قرائت مي كنيم.آزمايش را براي وزنه هاي مختلف تكرار مي كنيم.

خواسته هاي آزمايش:

۱٫با توجه به جدول داده ها منحني هاي PA و Pg را بر حسب F در يك دستگاه مختصات رسم و با هم مقايسه كنيد.

۰٫۱۸ Kg = مجموع وزن كفه بار گذاري پيستون

 

آزمایش پنجم: نيروهای وارد بر يک جسم غوطه ور در مايع ساکن

هدف آزمایش:
هدف ازاين آزمايش بررسی روابط مربوط به محاسبه نيروی وارد بر يک سطح مستطیلی از طرف سیال ساکن و تعيين نقطه اثر آن( مرکز فشار) می باشد .
تئوری آزمایش:
دستگاه فشار هیدرواستاتیکی برای تعریف فشار استاتیکی اعمال شده توسط سیال بر یک سطح غوطه ور و مقایسه محل و مقدار نیروی اندازه گیری شده با تئوری

، طراحی شده است.از جمله قابلیت های دستگاه اندازه گیری مرکز فشار برای سطح کاملا غوطه ور و یا شناور و مقایسه آن با مرکزفشار تئوری است.
در یک سیال ساکن فشار هر نقطه متناسب است با فاصله قائم آن نقطه تا سطح آزاد سیال یعنی

dp/dz=-ρg/gc (1-5)

صفحه LL’به مساحت A که در شکل نشان داده شده است ، در نظر می گیریم . فاصله مرکز سطح این صفحه تا سطح آزاد مایع می باشد . نیروی df وارد بر المانی به سطح dA به فاصله h از سطح آزاد مایع از رابطه زیر بدست می آید.
(- ۵۲)
نیروی کل وارد بر سطح A با انتگرال گیری از dF بدست می آید.
(۳-۵)

بنا به تعریف (-۵۴)

که فاصله مرکز سطح تا سطح مایع است . مرکز سطح یک جسم تنها به شکل هندسی آن بستگی دارد . بنابراین نیروهای وارد بر سطح A از رابطه زیر بدست می آید.

(۵-۵)

چون مایع در حالت سکون است . هیچ تنش برشی موجود نیست و جهت نیروی F عمود بر صفحه LL’ خواهد بود و نقطه اثر آن را می توان از تساوی گشتاور نیروی F حول نقطه با مجموع گشتاورهای نیروهای dF حول همان نقطه مطابق رابطه زیر بدست آورد.

( -۵۶)
که در این رابطه h فاصله نیروی dF تا سطح آزاد مایع و hp مرکز فشار یعنی فاصله نقطه اثر نیروی F تا سطح آزاد مایع است .

(۵-۷)
برابراست :dA در نظر گرفته شود مقدار w برای صفحه با عرض dh اگر المانی با ضخامت

(۵-۸)

(۵ -۹)

(۵ -۱۰)

 

(۵-۱۱)

شرح دستگاه
دستگاه مورد آزمايش از يک تانک مکعب مستطيل شکل با سطوح جانبی شفاف و يک جسم معلق به شکل QUADRANT تشکيل شده است و با اهرم بندی نشان داده شده می توان مقدار نيروها را حساب کرد . در گشتاور گيری نيروها حول لولا تنها نيروی وارد بر سطح مستطيل شکل به حساب می آيد مقدار اين نيرو برابر است با :

(۵-۱۲)

غوطه وری جزئی

a = 13.6 cm d=9.97cm b=9.2cm L=39.5 cm

برای بدست آوردن محل اعمال نیرو از روابط زیر استفاده می کنیم:

(۵-۱۳)

(۵-۱۴)

 

 

اگر شکل سطح نسبت به محور Y ها تقارن داشته باشد صفر و در نتيجه است .
چون درعبارت (۵-۱۴ ) مقدار مثبت است هميشه بزرگتر از است يعنی مرکز فشارهميشه پايين تر از مرکز سطح قرار دارد از آنجا که جسم مورد بررسی دارای تقارن نسبت به محور Y است پس در فرمول (۵-۱۴ ) صفر است وامتداد مرکز فشار در راستای قائم منطبق برراستای قائم مرکز است .

روش آزمايش:
۱- دقت کنيد که ظرف در موقعيت افقی قرار داشته باشد .
با تغيير موقعيت وزنه تعادل شاخص را در موقعيت افقی قرار دهيد .
به آهستگی به مخزن آب اضافه کنید (به نحوی که آب روی تیروئید نریزد )تا آب به لبه پایین تیروئید تماس پیدا کند.
سه بار و هر بار حدود ۲سانتی متر آب به مخزن اضافه کنید و توسط اضافه کردن وزنه ها به کفه ، دستگاه را به حالت تعادل قرار دهید مقدار وزنه و ارتفاع آب را یادداشت کنید.
گزارش:
۱٫در هر حالت مقدار F نیروی وارد بر سطح غوطه ور در مایع را حساب کنید.
۲٫در هر حالت فاصله مرکز فشار تا سطح آزاد مایع را بدست آورید.
۳٫ در هر حالت مقدار نیروی F را به وسیله ممان گیری نیروها حول محور تکیه گاه F به دست آورید سپس مقدار نیروی بدست آمده را با مقدار قسمت (۱) مقایسه کنید و میزان خطارا بدست آورید .
۴٫منحنی تغییرات نیروی F را بر حسب عمق غوطه وری رسم نمایید.

۵٫ منحنی تغییرات عمق مرکز فشار را بر حسب میزان عمق غوطه وری رسم نمایید.
۶٫برای یک حالت نیروی F و مرکز فشار را با استفاده از روش منشور فشار به دست آورده و آن را با مقادیر ۱و۲ مقایسه کنید.
۷٫ رابطه ای که توسط آن بتوان نیروی و زاویه آن را حساب کرد به دست آورید و در هر حالت مقدار نیروی و زاویه آن را حساب کنید.
۸٫ به چه علت نیروی در ممان گیری قسمت ۳ ظاهر نمی شود.

 

آزمایش ششم :به هم پیوستن پمپ ها سری و موازی

هدف آزمایش :
هدف از این آزمایش بدست آوردن منحنی مشخصه یک پمپ و تعیین راندمان پمپ و به کار بستن سری و موازی پمپ ها و مقایسه آنها با یکدیگر است .
تئوری آزمایش:
پمپ ها یکی از متداول ترین انواع توربو ماشین های مصرف کننده قدرت می باشند. که در اکثر سیستم های تاسیساتی ، آب رسانی ، هیدرولیکی و غیره به کارمی روند . پمپ ها باعث افزایش انرژی مایعات می گردند.
در پمپ چگالی سیال هم ثابت و هم مقدار آن زیاد است .اختلاف فشار معمولا قابل ملاحظه است و ساختمان پمپ بایستی محکم باشد. هنگامی که وجود يک پمپ به تنهايی نتواند دبی يا ارتفاع مورد نياز ايستگاه را تامين کند از دو يا تعداد بيشتری پمپ در مدار استفاده می شود اتصال پمپ ها به يکديگر و يا نحوه قرار گيری آنها در مدار ، بطور کلی در دو حالت موازی يا سری صورت می گيرد .
به هم پيوستن پمپها به صورت موازی :

در اين حالت ، دبی کلی ايستگاه از طريق چند پمپ که بصورت موازی به يکديگر بسته شده اند عبور خواهد کرد نحوه عملکرد اين پمپها شبيه مدارهای الکتريکی در حالت موازی می باشد. شکل (۱ )؛ به اين صورت که دبی کلی ايستگاه از جمع دبی های عبوری از هر پمپ بدست می آيد و ارتفاع توليدی تمامی آنها نيز با يکديگر مساوی است. به هم پيوستن پمپ ها به صورت موازی بر نقطه کار هر يک از پمپ ها اثر می گذارد .

برای بدست آوردن منحنی مشخصه مجموعه ، بايد دبی های هر يک را در ازاء ارتفاع ثابت با يکديگر جمع و نقاط حاصل را به هم متصل نمود .
محل تلاقی مدار با منحنی بدست آمده نقطه کار سيستم را تعيين می کند . برای مشخص کردن نقطه کار هريک از پمپ ها ، بايد از محل دو منحنی ، خطی موازی با محور Q ها رسم
شود شکل (۱) نقطه کار پمپ ها را نشان می دهد (Q2 , Q1 ). پمپ ها معمولاً به نحوی انتخاب می شوند که در حوالی نقطه راندمان ماکزيمم خود کار کنند .

ارتفاع کل رامی توان از رابطه زير بدست آورد :

۱-۶))

شکل (۱)منحنی عملکرد دو پمپ به صورت موازی

به ترتيب فشار استاتيکی در دهانه های خروجی و ورودی پمپ ها می باشند .

هنگاميکه پمپ های (۱ ) و (۲ ) ، هر يک به تنهايی درمدار قرار گيرند دبی توليدی توسط آنها به ترتيب خواهد بود .
موازی بستن دو يا تعداد بيشتری پمپ در يک مدار ، هنگامی صورت می گيرد که :

در ازاء دبی مورد احتياج ، اندازه پمپ انتخابی بزرگ شود که در اين صورت با تقسيم دبی بين دو يا چند پمپ می توان در يک ارتفاع ثابت ، پمپ هايی با اندازه کوچکتر انتخاب نمود . با افزايش تعداد پمپ ها کارائی دستگاه بهتر می شود .

نکات قابل توجه در بستن پمپ ها بطور موازی :
۱-استفاده از پمپ های يکسان برای بستن درصورت استفاده از پمپ های غير يکسان بايد از شير يک طرفه در مسير بعد از هر پمپ استفاده شود .
۲-در به هم بستن پمپ های موازی بايد سعی شود که مقاومت ديناميکی مدار حتی الامکان کم باشد زيرا همانگونه که از شکل ( ۱) مشاهده می شود هرچه شيب منحنی مشخصه مدار بيشتر باشد دبی توليدی مجموعه پمپ ها کاهش يافته و در اين صورت موازی بستن پمپ ها تاثير چندانی نخواهد داشت .
۳-همانطور که گفته شد ، دبی توليد هر يک از پمپ ها در حالت موازی ، کمتر از دبی توليدی پمپ ها درحالتی است که به تنهايی در مدار قرار گيرند . بنابراين وقتی يکی از پمپ ها از کار بيفتد از مدار خارج شود دبی توليدی پمپ ها افزايش پيدا می کند .

به هم پيوستن پمپ ها به صورت سری :
به هم پيوستن پمپ ها به صورت سری در يک مدار برای بالا بردن فشار توليدی در ازاء يک دبی معين صورت می گيرد دراين حالت ، دبی کلی ايستگاه از پمپ های متعدد که بصورت سری قرار گرفته اند گذشته و فشار آن د رهر مرحله افزايش می يابد در اين جا نحوه عملکرد پمپ ها همانند مدارهای الکتريکی در حالت سری است برای ترسيم منحنی مشخصه مجموعه پمپ ها در حالت سری ، بايد به ازاء يک دبی معين ارتفاعهای متناظر را با يکديگر جمع و نقاط بدست آمده را به هم متصل نمود يک نمونه از منحنی مشخصه پمپ ها در حالت سری در شکل (۲ ) آمده است محل تلاقی منحنی مشخصه مدار با منحنی بدست آمده ، نقطه کار پمپ را تعيين می کند .

در به هم پيوستن پمپ ها بصورت سری بايد به نکات زير توجه کرد :
۱-به علت آنکه سيال به هنگام ورود به دومين پمپ سری ، دارای فشار بيشتری است فشار در پوسته و محفظه آب بندی اين پمپ بيشتر می باشد از اين رو پمپ نياز به آب بندی مناسب تری دارد و همچنين فشار داخل آن نبايد از فشار آزمايش پوسته پمپ بالاتر رود .
۲-در حالتی که دو پمپ يکسان با يکديگر به صورت سری بسته شوند ارتفاع کل دو برابر هر يک از پمپ ها خواهد بود اما دراين مورد نياز ارتفاع توليدی مجموعه دو پمپ ، کمتر از دو برابر ارتفاع توليد يک پمپ ، در حالتی است که به تنهايي در مدار قرار گيرد .
۳-بهتر است د رسری بستن از پمپ های يکسان استفاده شود .

در حالت سری ارتفاع کل را می توان از رابطه زير بدست آورد .
(۲-۶)

شکل (۲) منحنی عملکرد دو پمپ به صورت سری

برای هر پمپ داریم:
(۳-۶) QH =مفيد P
توان مصرفی پمپ برابر توان الکتريکی گرفته شده از شبکه برقی شهری است
(۴-۶) P=VI
پس راندمان بصورت :
QH / VI (5-6) = مصرفی P/ مفيد

راندمان درحالت موازی برابر است با و راندمان درحالت سری برابر است با

شرح دستگاه :

دستگاه مورد آزمايش از يک ميز هيدروليک تشکيل يافته است که بر روی آن دو پمپ متصل گشته اند . مدار لوله کشی پمپ ها به قسمی است که می توان توسط بستن شيرهای مربوطه هر دو پمپ را بصورت جداگانه سری و موازی راه اندازی نمود .
بر روی پانل دستگاه به ازاء هر پمپ يک ديمر الکتريکی برای تغيير دور پمپ

يک ولتمتر و يک آمپر برای قرائت توان الکتريکی داده شده به پمپ وجود دارد .
اين دستگاه آزمايش ، برای کنترل جريان از چهارشير استفاده می کند .
شير (۴) دررانش پمپ (۱ ) متصل شده و اين قسمت را به عکس پمپ (۲ ) متصل می کند که تنها درراه اندازی سری پمپها بايد باز باشد شير ( ۱) قسمت رانش پمپ (۱ ) را به مدار خروجی متصل کرده و در هنگامی که پمپ (۱ ) به تنهايی کار می کند و يا در راه اندازی سری پمپ ها بايد باز باشد و شير (۳) در قسمت مکش پمپ (۲ ) نصب شده است و اين شير را بايد در زمانی باز نمود که بخواهيم پمپ (۲ ) را به تنهايی و يا دو پمپ را بصورت موازی راه اندازی نمود .
روش کار :

ابتدا ورودی و خروجی سيستم را به ميز هيدروليک وصل کنيد سپس ديمر ها را روی صفر ( سمت چپ ) تنظيم کنيد محيط حرکت ديمرها را به سه قسمت مساوی تقسيم کنيد اينک کليد ورودی دستگاه را در حالت ON قرار دهيد .
الف : پمپ (۱ ) را روشن کرده پمپ (۲ ) را د روضعی خاموش قرار دهيد شير ۲ را در

حالت باز شير۳ را درحالت بسته و شیر ۱ را باز و شير ۴ را در حالت بسته قرار دهيد ،
دراين حالت برای سه وضعيت ديمر پمپ (۱ ) سه دبی و سه هد را قرائت کنيد و منحنی مشخصه را رسم کنيد. ( می توانيد همين آزمايش را برای پمپ (۲ ) انجام دهيد. )
ب : اينک پمپ های ۱ و ۲ را در حالت موازی قرار دهيد بدين ترتيب که : شير ۲ باز و شير ۴ بسته و شير ۳ باز و شیر ۱ باز باشد در اين حالت هر دو پمپ را روشن کنيد و برای سه وضعيت ديمرها دبی و هد را قرائت کنيد و منحنی مشخصه را رسم کنيد ( سعی کنيد که ديمرها را به يک اند

ازه بچرخانيد تا آزمايشها کمترين خطا را داشته باشند). در اين حالت بعد از رسم منحنی مشخصه آنرا با منحنی های مشخصه پمپ ها ۱ و۲ مقايسه کنيد و نتايج را با تئوری آزمايش تطبيق دهيد .
ج : اينک پمپ های ۱ و۲ را د رحالت سری قرار رهيد بدين ترتيب که :
شير۴ بسته و شير۲باز و شير۳ بسته باشد در اين حالت نيز ديمرها را همز مان در سه وضعيت قرار دهيد نتايج را يادداشت کنيد.
خواسته ها و محاسبات :
۱٫ منحنی مشخصه پمپ را در حالت ها ی مختلف رسم نمایید.

۲٫ منحنی مشخصه پمپ ها را در حالت های مختلف با هم مقایسه کنید.آیا منحنی های بدست آمده مطابق با منحنی های معمولی این پمپ ها است ؟
۳٫ راندمان پمپ را در حالت های مختلف بدست آورید و با یکدیگر مقایسه کنید.
۴٫ جهت انتخاب پمپ ها به چه مشخصاتی باید توجه نمود؟
آزمایش هفتم : رینولدز
هدف :
هدف از انجام این آزمایش بررسی نوع حرکت سیال و تعیین محدوده هر یک

از نواحی حرکت سیال است.
تئوری :
یکی از انواع تقسیم بندی جریان، حرکت لایه ها می باشد که بر اساس سه نوع جریان، قابل تفکیک است:
– جریان آرام (Laminar)
– جریان انتقالی (Transition)
– جریان آشفته (Turbulent)
در جریان آرام حرکت سیال در حرکت لایه ها خلاصه می شود. در این جریان هر لایه به نرمی روی لایه مجاور خود می لغزد. مبادله ممنتوم در سطوح لایه های مختلف توسط مولکول ها صورت می گیرد. در جریان آشفته حرکات بسیار نامنظم ذرات با تبادل شدید مومنتوم در جهت عمود برحرکت مشاهده می شود.در این جریان کار انتقال ممنتوم از لایه ای به لایه دیگر توسط توده ذرات صورت می گیرد و در واقع حرکت ذرات به حرکت مولکول ها اضافه می شود. حالت گذرا مرز بين اين دو حالت است .
دستگاه طوری ساخته شده است که توسط آن می توان جريان مايع را دريک لوله بطورکامل مشاهده کرد و محاسبات لازم نوع جريان را تعيين نمود .
تشخیص ماهیت جریان اولین بار توسط رینولدز انجام گرفت. او عددی به همین نام را برای تفکیک جریان ها از یکدیگر تعریف نمود. عدد رینولدز بنا به تعریف حاصل تقسیم دو نیرو است، نیروی اینرسی و نیروی لزجت.
(۷-۱)
ρ : دانسیته سیال
μ : ویسکوزیته
V: سرعت متوسط سیال
L: طول مشخصه
بنابراین باید انتظار داشته باشیم وقتی نیروهای اینرسی بیشتر شود، تلاطم و بی نظمی در جریان بیشتر شده، جریان به سمت حالت آشفته پیش رود.
عدد رينولدز در يک لوله با قطر D که سيالی باسرعت متوسط V و ويسکوزيته ديناميکی و دانسيته در آن جريان دارد ،عبارتست از :

 

(۷-۲)
ويسکوزيته ديناميکی :

(۷-۳)

ويسکوزيته سينماتيکی :
(m ) D:
V:
پارامتر تعیین کننده در نوع رژیم جریان، محدوده عدد رینولدز است که به شکل مجرای عبور جریان بستگی دارد. به عنوان مثال محدوده جریان آرام
داخل لوله: Re< 2100
جریان بین دو صفحه Re < 1000 جریان در کانال باز: Re < 500
شرح دستگاه :
دستگاه مطابق شکل از بخش های زير تشکيل شده است :
۱- مخزن مايع رنگی
۲- سوزن انتقال مايع رنگی
۳- گلوله های آرام کننده جريان
۴- قيف ورودی مايع
۵- مخزن اصلی مايع
۶- سر ريز
۷- شير کنترل دبی
دستگاه آزمایش از یک مخزن استوانه ای شیشه ای تشکیل شده است. آب از طریق لوله ای که به پایین مخزن متصل است وارد آن می شود و پس از ورود به بستری از گلوله برخورد کرده، سرعت آن یک نواخت می شود. یک لوله سرریز، سطح آب استوانه ای را ثابت نگاه می دارد. لوله خروجی در مرکز مخزن و زیر آن قرار دارد و با کاهش تدریجی مقطع در ورودی، امکان عبور سیال، هرچه آرام تر میسر می شود. لوله ای که به مخزن کوچک جوهر متصل است از بالا وارد مخزن می شود. با تنظیم شیر کنترل دبی می توان در انتهای لوله خروجی سرعت سیال را تغییر داد و رفتار ماده جوهر را همراه با جریان سیال در سرعت های مختلف بررسی کرد.

توسط اين دستگاه می توان مايع رنگی (۱ ) راتوسط يک سوزن (۲ ) در يک لوله شيشه ای (۸ ) هدايت کرد و به وسيله شير (۹ ) ميزان دبی را تغيير داد .
گلوله های آرام کننده جهت جلوگيری از اغتشاش آب ورودی به مخزن می باشند و قيف نيز آرام کننده جريان ورودی به شيشه است .

شکل ۱

روش انجام آزمايش :
۱- آب ورودی به سيستم را باز نمائيد تا برگشت از سرريز آغاز گردد (دقت کنيد که شير پايين دستگاه بسته باشد).
۲- شير پايين دستگاه را کمی باز کنيد.
۳- از وجود رنگ دانه (جوهر) در مخزن آن مطمئن شويد.

۴- توسط تغيير دبی با شير پايينی جريان جوهر را به صورت متمايز از آب در آوريد. ( به صورت ريسمانی در آب )
۵- توسط بشر و کرنومتر دبی آب را اندازه گيری کنيد.
۶- در نقطه ای که جریان از حالت آرام به وضعیت انتقالی (Transit

ion) می رسد و همچنین در نقطه ای که از حالت انتقالی به حالت آشفته می رسد، دبی جریان را به دست آورید.
۷- اعمال فوق را این بار از حالت آشفته به انتقالی و آرام تکرار کنید و دبی جریان را به دست آورید.
۸- یک قطره جوهر داخل ستون آب بیاندازید و به آرامی آن را پراکنده کنید. سپس شیر خروجی را به آرامی اندکی باز کنید و شکل توزیع سرعت (Velocity Distribution) را در مقطع لوله مشاهده کنید.
۹- دمای آب مخزن را اندازه گيری کنيد.

محاسبات :
دراين آزمايش قطر لوله آزمايش D = 13(mm) (ميلی متر ) می باشد .همچنين داريم :
دبی حجمی جريان. A سطح مقطع لوله است.بنابراين هرگاه توسط يک کرنومتر و يک بشر دبی جريان راتعيين کنيم، خواهیم داشت:
می توان توسط رابطه فوق سرعت جريان سيال (V ) بر حسب را تعيين نمود .
درجدول خواص فيزيکی آب موجود درگزارش کارخود می توان مقادير (ويسکوزيته سينماتيک ) را در دماهای گوناگون آب يافت .
با جايگزينی D , V در رابطه (۲) می توان مقدار رامحاسبه نمود .
نتایج و محاسبات:
۱-محاسبه عدد رينولدز درهر حالت وثبت مشاهدات
۲-انجام آزمايش در دمای متفاوت ( درصورت امکان )
۳- رینولدز و رینولدز بحرانی را تعریف کنید و مقادیر رینولدز بحرانی را به دست آورید.
۴- چرا رینولدز بحرانی در بخش چهارم و پنجم انجام آزمایش متفاوت است؟
۵- معادله توزیع سرعت جریان آرام را در یک لوله از راه تئوری

به دست آورید.
۶- توزیع سرعت را در جریان آرام و درهم با هم مقایسه کنید.
۷- درارتباط با خطاهای آزمايش بحث کنيد .

آزمایش هشتم :جریان های گردابی
هدف آزمایش:
هدف از انجام این آزمایش بررسی تغییرات هد کلی در میان خطوط جریان برای جریان های چرخشي و ثابت بودن آن براي جريانهاي غير چرخشي مي باشد.