WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI POWIETRZA METODĄ KAPILARNĄ.doc

Politechnika Śląska

Wydział chemiczny

Kier. Inżynieria chemiczna i procesowa

grupa II

TEMAT : WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI POWIETRZA METODĄ KAPILARNĄ

Wstęp teoretyczny:

              Lepkością albo tarciem wewnętrznym nazywamy zdolność płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami. Miarą  lepkości jest współczynnik lepkości, który wyrażany jest wzorem:

gdzie:

η – współczynnik lepkości
pw – gęstość wody
g – przyspieszenie ziemskie
l – długość rurki kapilarnej
V – objętość wody
Δh – różnica poziomu wody w manometrze
t – czas wypływu wody do butli
r – promień rurki kapilarnej

              Prawo ciągłości przepływu mówi o tym, że prędkość przepływu jest w danym przekroju odwrotnie proporcjonalna do wielkości jego pola. Im większy jest przekrój, przez który przepływa powietrze, tym mniejsza jest jego prędkość i na odwrót. Każde zmniejszenie pola przekroju powoduje, że prędkość przepływu powiększa się. Ten przyrost prędkości, w miarę pomniejszania się światła otworu, bierze się stąd, że taka sama objętość powietrza musi przepłynąć przez każdy dowolny przekrój tego przewodu.

              Wskutek lepkości prędkość cieczy w całym przekroju rury nie jest stała, lecz zmienia się od zero do maksymalnej wartości przy środku rury. Mogą wystąpić dwa przepływy. Laminarny czyli taki w którym nie dochodzi do wymieszania się warstw cieczy oraz turbulentny, w którym warstwy ulęgają wymieszaniu się.

              Przy przepływie laminarnym, metoda badania współczynnika lepkości opiera się na prawie Hagena-Poiseuille'a wyrażającym zależność wydatku V/t płynu przepływającego przez rurkę kapilarną (o promieniu r i długości l) pod wpływem różnicy ciśnień Δp na jej końcach. 

Przebieg ćwiczenia:

1.      Otwarcie zaworu butli, ustawienie szybkości wypływu wody odpowiadającej różnicy poziomu wody w manometrze.

2.      Po ustalenie szybkości wypływu zmierzono czas wypływu 400 ml wody z butli.

3.      Pomiaru dokonano 10-krotnie, każdorazowo wlewając wodę z menzurki ponownie do butli.

1 – zawór, 2 – butla z wodą, 3 – rurka kapilarna, 4 – substancja higroskopijna, osuszająca powietrze, 5 - manometr

Rysunek 1 Schemat układu do pomiaru współczynnika lepkości powietrza metodą kapilarną

Opracowanie wyników:

1. Dla każdej trójki danych: V, Δh i t, obliczono współczynnik lepkości powietrza ze wzoru:

Wyniki przedstawiono w tabeli: