مقاله آزمایشگاه مکانیک سیالات

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله آزمایشگاه مکانیک سیالات دارای ۶۴ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله آزمایشگاه مکانیک سیالات  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله آزمایشگاه مکانیک سیالات،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله آزمایشگاه مکانیک سیالات :

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 برای جمله چنان محاسبه کنیم که 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.
ونتوری لوله ای است که سطح مقطع آن بتدریج کم میشود و بعد از قسمت باریک شده لوله (گلوگاه) دوباره سطح مقطع آن اضافه شده تا به قطر اولیه می رسد. در این آزمایش علاوه برآشنایی با ونتوری و تغییرات فشار در قسمت های مختلف آن، مدرج کردن یک ونتوری متر به عنوان وسیله ای جهت اندازه گیری دبی در لوله ها نیز انجام می شود.

در شکل (۱) یک جریان ایده آل مایعی در لوله ونتوری نشان داده شده است. اگرan , a4 ,a1 به ترتیب سطح مقطع لوله ونتوری در مدخل ورودی، گلوگاه و مقطعی اختیاری و همچنین hn , h4 , h1 ارتفاعات پیزومتری در این مقاطع باشند با صرفنظر کردن از افت انرژی در لوله ونتوری و ثابت فرض کردن سرعت و ارتفاعات پیزومتری در هر مقطع می توان رابطه برنولی و پیوستگی را بین دو مقطع نوشت و با حذف یکی از سرعت ها در دو رابطه فوق رابطه (۱-۶) را نتیجه گرفت و سپس دبی ایده آل جریان را از رابطه(۱-۷) بدست آورد.
(۱-۶)
(۱-۷)

شکل۱
با توجه به افت انرژی بین مقاطع۱ و ۴ و ثابت نبودن سرعت ها در هر مقطع، مقدار واقعی دبی جریان کمتر از مقدار بدست آمده از رابطه (۱-۷) می باشد. برای برطرف نمودن اثراث فوق ضریبی بنام (ضریب دستگاه) که با C نشان داده میشود به طرف دوم رابطه (۱-۷) اضافه کرده و عملاً بصورت رابطه (۱-۸) مورد استفاده قرار می گیرد.
(۱-۸)
به کمک رابطه برنولی و معادله پیوستگی بین مقاطع ورودی و هر مقطع اختیاری دیگر می توان فشار ایده- آل را در طول لوله ونتوری بصورت رابطه (۱-۹) بدست آورد.

(۱-۹)

شرح دستگاه و روش آزمایش :
در این آزمایش برای بررسی معادله برنولی از یک ونتوری متر استفاده می شود. شکل (۲) نشان دهنده دستگاه ونتوری می باشد. در طول لوله ونتوری یازده پیزومتر جهت اندازه گیری فشار در نقاط مختلف ونتوری نصب شده است. توسط تلمبه کردن هوا از مسیری در بالای پیزومترها میتوان سطح آب در شاخه های پیزومتری را در مقیاس مدرج پشت آنها قرار داد. در ونتوری مترهائی که برای اندازه گیری دبی جریان بکار می روند. فقط دو پیزومتر یکی در ورودی و دیگری در گلوگاه ونتوری نصب میشود زیرا اندازه گیری دبی فقط بستگی به مقدار ارتفاع متناظر با فشار این دو مقطع دارد تغییرات دبی جریان توسط شیر کنترل در قسمت خروجی ونتوری انجام می گیرد.

شکل (۲) دستگاه ونتوری متر

قبل از شروع آزمایش لازم است دستگاه تنظیم و تراز گردد. اولین مرحله آزمایش وقتی است که شیر کنترل جریان ونتوری باز باشد که سطح آب در پیزومتر اول در محدوده بالایی مقیاس و در پیزومتر چهارم (پیزومتر گلوگاه) در محدوده پائین مقیاس مدرج قرار گیرد.
مقدار دبی واقعی جریان توسط میز آزمایشگاهی قابل تعیین است. با تعیین h4 , h1 و داشتن ابعاد ونتوری می توان مقدار دبی ایده آل(Qt) را از رابطه (۱-۷) بدست آورد. از مقایسه با دبی واقعی ونتوری در رابطه (۱-۸) می توان مقدار C را بدست آورد.
بهتر است آزمایش فوق در ده مرحله مرحله انجام داد. برای این منظور در هر مرحله شیرخروجی ونتوری را طوری می بندیم که مقدار h1 – h4 به اندازه ۰۱ مقدار مرحله اول کاهش یابد.

برای تعیین توزیع فشار واقعی در طول لوله ونتوری و مقایسه آن با رابطه (۱-۹) بهتر است که هنگام انجام مراحل فوق در دو مرحله، تمام پیزومترها یادداشت شوند. انتخاب این مرحله بهتر است که در محدوده دبی های زیاد باشد. قطر لوله مقاطع مختلف ونتوری و محل انشعاب های پیزومترها در شکل (۳) نشان داده شده است.
Diameter Piezometer
Tube No.n

۲۶۰۰
۲۴
۱۸۴۰
۱۶۰۰
۱۶۸۰
۱۸۴۷
۲۰۱۶
۲۱۸۴
۲۳۵۳
۲۵۲۱
۲۶ A(1)
B
C

D
E
F
G
H
J
K
L

شکل (۳) قطر مقطع مختلف محل پیزومتر

ها بر حسب میلیمتر

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.
نتایج 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 آزمایش :
هدف ازاین آزمایش بررسی قوانین موجود در مورد مقاومت اصطکاکی در مقابل حرکت سیال بر حسب نوع جریان می باشد . همچنین می توان توسط معادله پواسلی(Hagen-poiseuille) برای جریان آرام ( لایه ای ) ضریب ویسکوزیته و توسط رابطه دارسی ضریب اصطکاک را تعیین نمود .
تئوری آزمایش :

افت انرژی در اثر اصطکاک در داخل یک لوله مستقیم بصورت کاهش فشار ظاهر می شود. اگر جریان مایعی از لوله شکل (۱)عبور کند اختلاف ارتفاع سطوح مایعات (h ) در پیزومتر های A و B معرف افت انرژی اصطکاکی یا افت فشار ( به ازاء واحد وزن سیال جاری ) می باشد .
نظر به اینکه بعد افت فشار به ازاء واحد وزن سیال دارای بعد طول است به آن افت هد یا افت ارتفاع هم می گویند.
h =h1-h2

برای جریان آرام در لوله داریم:

ویسکوزیته (۲-۱)
u سرعت متوسط سیال در داخل لوله
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
۲۱۰۰ <Re <5000 transition
۵۰۰۰<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 یک جریان و لوله معین ثابت می باشد .
(۲- ۹)
مقدار n در ناحیه جریان آشفته بین۱۷ تا ۲ می باشد .

شرح دستگاه :
شکل (۲ ) شمای دستگاه مورد آزمایش را نشان می دهد. توسط مانومترهای تفاضلی جیوه ای و آبی روی دستگاه می توان افت فشار بین دونقطه ازیک لوله مستقیم بطول ۵۰۰ میلیمتر ، قطر اسمی ۳ میلیمتر و سطح مقطع.۰۶۷ میلیمتر مربع را اندازه گرفت .
واضح است که در افت فشار های کم ( معمولاً جریان آرام ) از مانومتر تفاضلی آبی و درافت فشارهای زیاد ( معمولاً جریان آشفته ) از مانومتر های تفاضلی جیوه ای استفاده می شود . برای اندازه گیری دبی آب درلوله از یک ظرف مدرج و کرونومتر استفاده می شود. تغییرات دبی توسط یک شیر سوزنی در قسمت خروجی لوله انجام می گیرد . برای برقراری جریان (معمولا) آرام از تانک آب درارتفاع ثابت استفاده می شود و برای برقراری جریان ( معمولاً ) آشفته خروجی پمپ را مستقیماً به لوله اصلی وصل می کنند .

شکل (۲) شمای دستگاه اصطکاک در لوله ها

روش آزمایش:
قبل از شروع آزمایش ابتدا می بایست دستگاه را هوا گیری نمود این کار توسط تکنسین آزمایشگاه صورت خواهد گرفت.سپس آزمایش را در دو مرحله ( که دریکی معمولاً جریان آرام است و دردیگری معمولاً جریان آشفته ) انجام می دهیم .
برای انجام مرحله اول آزمایش خروجی پمپ میز آزمایشگاهی را به تانک آب در ارتفاع ثابت وصل می نماییم و سپس توسط لوله ای که درزیر این تانک قرار دارد آب را بداخل لوله مورد آزمایش هدایت می کنیم. توسط مانومتر تفاضلی آبی می توان افت فشار ( افت هد ) را قرائت نموده و نتیجه را یادداشت کرد . توسط بستن تدریجی شیرسوزنی در انتهای لوله این مرحله از آزمایش رابرای چند دبی مختلف انجام دهید. اندازه گیری دبی در هر مرحله توسط ظرف مدرج و کرونومتر انجام می گیرد.

برای انجام مرحله دوم آزمایش خروجی پمپ را مستقیم به لوله اصلی وصل می کنیم .نظر به اینکه در چنین حالتی فشار خروجی پمپ درلوله مورد آزمایش اثر دارد لذا معمولاً جریان آشفته برقرار می شود. دراین مرحله چون افت فشار زیادتر است از مانومتر تفاضلی جیوه ای برای تعیین آن استفاده می شود. توسط بستن تدریجی شیر سوزنی مستقر در انتهای لوله این مرحله از آزمایش را برای چند دبی مختلف انجام دهید مقدار دبی را می توان با استفاده از ظرف مدرج و کرونومتر تعیین نمود . لازم است که درطول آزمایش دمای متوسط آب را اندازه گیری شود .

نتایج و محاسبات :
نظر به اینکه افت فشار اندازه گیری شده در مرحله دوم آزمایش بر حسب میلی متر جیوه است لذا می بایست تفاضل ارتفاع مانومترها در عدد۵۵۱۳ ضرب گردد تا به میلی متر آب تبدیل گردد .
۱مقدار ضریب اصطکاک (f ) را از رابطه دارسی بدست آورید. مقادیر f بدست آمده از رابطه دارسی را بر حسب عدد رینولدز رسم نمایید .به کمک نمودار زبری نسبی را بدست آورید.

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

آزمایش سوم: افت ها در سیستم لوله کشی
هدف آزمایش :
هدف از این آزمایش تعیین افت انرژی ناشی از اجزاء یک سیستم لوله کشی (مانند زانوئی، شیر فلکه و تغییرات ناگهانی سطح مقطع لوله) و تعیین رابطه ای بین افت انرژی و سرعت می باشد. بررسی تغییرات ضریب اصطکاک با عدد رینولدز ، ضریب افت با انرژی جنبشی و تأثیر شعاع انحناء یک خم در مقدار افت انرژی محلی آن از مسائلی است که در این آزمایش مورد نظر می باشد.
تئوری آزمایش :‌
افت انرژی کلی در یک سیستم لوله کشی ناشی از دو عامل است. یک افت انرژی طولی که در اثر مقاومت نیروی چسبندگی سیال بوجود می آید(افت انرژی اصطکاکی ) و دیگری افت انرژی در اثر عواملی از قبیل زانویی، شیرها یا تغییرات سطح مسیر می باشد.
۱ افت انرژی طولی :
افت انرژی طولی در لوله ای مستقیم بطول L و قطر ثابت d از رابطه (۱) بدست می آید.

(-۳۱)
که در آن f بدون بعداست.
مقدار f (ضریب اصطکاک) تابعی از عدد رینولدز جریان وزبری نسبی لوله میباشد.در لوله های نسبتاً صاف و جریانی با عددرینولدز بین تا مقدارf را میتوان ازرابطه زیر بدست آورد. (-۳۲)
۲ افت انرژی در اثر تغییر ناگهانی 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 انرژی در طول L از لوله برابر با hf باشد و از افت انرژی جنبشی در قسمت با قطر بزرگتر صرفنظر شود با نوشتن رابطه برنولی بین دو پیزومتر نشان داده شده در شکل (۱) میتوان افت جزئی را از رابطه زیر بدست آورد.

(۳۳-)

در روابط فوق u سرعت جریان درقسمت باریک تر لوله و اختلاف ارتفاع پیزومترهای ورودی و خروجی می باشد.
در عمل افت انرژی جزئی از رابطه (۳-۴) بدست می آید.

(۳-۴)
که در آن ضریب افت انبساط نامیده می 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) تغییرات ضریب افت برای انقباض ناگهانی را نشان می دهد.

۱ ۰۸ ۰۶ ۰۴ ۰۳ ۰۲ ۰۱ ۰ A2/A1
۰ ۰.۰۶ ۰.۱۸ ۰.۳۰ ۰.۳۶ ۰.۴۱ ۰.۴۶ ۰.۵

برای انقباض ناگهانی kc جدول(۱)مقادیر

۳افت انرژی در زانوها و خمها :

اگر در دو نقطه از مسیر لوله ها که بین آن ها زانوئی یا خم وجود داشته باشد دو پیزومتر نصب شود اختلاف ارتفاعی که توسط دو پیزومتر مشخص میشود مربوط به دو عامل است یکی افت انرژی طولی و دیگری افت جزئی در اثر زانویی. اگر افت انرژی طولی بین دو نقطه و افت جزئی و اختلاف ارتفاع پیزومترها باشد رابطه (۷) بین دو نقطه برقرار

است.

(-۳۷)

در عمل افت انرژی جزئی زانوئی را از رابطه (۸) بدست میآورند.

(-۳۸)

که در آن ضریب افت و ثابت می باشد.مقدار ضریب افت زانوئی یا خم به نسبت شعاع زانوئی (r) و به قطر لوله (d) بستگی دارد. جدول (۲) تغییرات ضریب افت ) ( را بر حسب نسبت r/d نشان میدهد.

۴ ۳ ۲ ۱۵ ۱ r/d
۰.۲ ۰.۲۲ ۰.۲۷ ۰.۳۲ ۰.۴
در زانویی ها بر حسب تغییرات ( جدول (۲

۴ افت انرژی در شیرها :
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 شیرها ثابت نمی باشد بلکه به نوع شیر و مقدار باز بودن آن بستگی دارد.جدول (۳) مقادیر ضرایب افت را برای بعضی از اتصالات مشخص می کند.

نوع اتصال
شیر کروی – کا‏‎ملاً باز ۱۰۰
شیر دریچه ای-کاملاً باز ۰۲
شیر دریچه ای-نیمه باز ۵۶
زانویی ۹۰ ۰۴
برای بعضی اتصالات جدول (۳) مقادیر

شرح دستگاه:
دستگاه مورد آزمایش از دو مدار هیدرولیکی جداگانه یکی به رنگ آبی روشن و دیگری آبی تیره تشکیل شده است. در هر یک از مدارها تعدادی اتصالات قرارداده شده است. شکل (۲) نشان دهنده تابلوئی است که مدارات در روی آن نصب شده است.

شکل (۲) شمای دستگاه

D شیر دریچه ای gate valve مانومترجیوه ای و آبی۱
C زانوی ۹۰ درجه استاندارد ۴
A لوله مستقیم به قطر ۱۲۷ و بطول ۶۲۰ mm 7
B زانوی ۹۰ درجه راستگوشه ۹
K شیرکروی globe valve مانومترجیوه ای وآبی۲
E بهmmانبساط ناگهانی از قطر۱۲۷

mm25.4 3-1
F mmبه۱۲۷ mmانقباض ناگهانی از قطر ۲۵۴ ۳-۲
J mm150زانوی ۹۰ درجه به انحناء شعاع ۶
H mm100زانوی ۹۰ درجه به انحناء شعاع ۵
G mmزانوی ۹۰ درجه به انحناء شعاع۵۰ ۸

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

مدار آبی تیره روی تابلو شامل قسمتهای زیر است :
۱- شیر دریچه ای (gate valve)
۲- زانوئی ۹۰ درجه استاندارد

۳- زانوئی ۹۰ درجه راستگوشه (mitre)
۴- لوله مستقیم بطول ۶۲۰ mm
مدار برنگ آبی روشن شامل قسمتهای زیر است :
۵-شیرکروی
۶-انبساط ناگهانی
۷- انقباض ناگهانی
۸- خمهای ۹۰ درجه به شعاع ۵۰ ، ۱۰۰ و۱۵۰ میلیمتر
در تمام اتصالات فوق (به جز دو نوع شیر) افت فشار توسط یک جفت پیزومتر تحت فشار هوا اندازه گیری می شود. لیکن تعیین افت فشار شیرها توسط مانومتر تفاض

لی جیوه ای تعیین می شود. یادآوری میشود که اگر مانومتر تفاضلی جیوه ای اختلاف ارتفاع را نشان دهد برای تبدیل آن بر حسب ستون آب می بایست آنرا در عدد ۵۵۱۳ ضرب نمود.
روش آزمایش:
قبل از شروع آزمایش می بایست دستگاه را تنظیم نمود و سپس آزمایش را در دو مرحله انجام داد. در مرحله اول شیر کروی را بسته و شیر دریچه ای را بطور کامل باز کنید تا حداکثر جریان آب در مدار برنگ آبی تیره برقرار شود. حال توسط قرائت پیزومترها میتوان افت انرژی کلی و سپس افت انرژی جزئی هر اتصال موجود در مدار فوق را تعیین نمود.
برای بررسی تغییرات افت انرژی نسبت به انرژی جنبشی آب جاری در لوله، به تدریج شیر دریچه ای را ببندید و هر بار سطوح آب در پیزومترها را یادداشت نمائید. در طول مراحل فوق دمای متوسط آب را اندازه گیری نمائید. بعد از انجام قدمهای فوق شیر دریچه را کاملاً بسته و مرحله دوم آزمایش را بصورت زیر انجام دهید.
در مرحله دوم آزمایش شیر کروی را کاملاً باز کنید سپس توسط یادداشت نمودن پیزومترها و اندازه گیری دبی می توان افت انرژی کلی و افت انرژی جزئی هر اتصال موجود در مدار آبی روشن را تعیین نمود.
برای بررسی تغییرات افت انرژی جزئی نسبت به انرژی جنبشی آب جاری در لوله بتدریج شیر کروی را ببندید و هر بار سطوح آب در پیزومترها را یادداشت نموده و دبی را اندازه گیری نمائید این عمل را حدوداً ۱۰ بار تکرار نمایید.
در خاتمه آزمایش، دو شیر را کاملاً بسته و شیر خروجی پمپ را هم ببن

دید و سپس پمپ را خاموش نمائید توجه داشته باشید که قبل از خاموش کردن پمپ, بستن هر دو شیر ضروری است.

نتایج و محاسبات:
۱ مقدار log و log را در سیستم واحدی cgs برای لوله مستقیم تعیین نمایید.اگر متناسب با Qn باشد مقدار n را از نمودار رسم شده بدست آورید.
۲ بکمک شکل (۳) مقدار ضریب ویسکوزیته آب را در دمای متوسط آزمایش تعیین نمائید حال با داشتن رابطه سرعت و افت انرژی طولی مقدار عدد رینولدز و ضریب اصطکاک را از رابطه (۱) برای هر مرحله بدست آورید و سپس جدول (۷) را تکمیل نمائید.

۳ . تغییرات ضریب اصطکاک بر حسب عدد رینولدز (دیاگرام مودی) را رسم نمائید.
۴افت انرژی جزئی انبساط و انقباض ناگهانی لوله را بر حسب انرژی جنبشی سیال جاری رسم نموده و بکمک این دو نمودار مقدار ضریب افت را برای هر کدام بدست آورید.
۵ مقادیر انرژی جنبشی ، افت انرژی طولی (hf) و افت های (h) زانوئی راستگوشه و استاندارد را بدست آورید‌. همچنین بکمک جدول داده هاو نمودارها رسم شده مقادیر انرژی جنبشی افت انرژی طولی و افت های خمها را بدست آورید. حال بکمک رابطه (۷) افت جزئی هر قسمت را در هر مرحله محاسبه نمائید.لازم به ذکراست که فواصل پیزومترهای ورودی وخروجی هر زانوئی یاخم۶۲۰ میلیمتر می باشد.لذا افت طول آن (h) برابر با افت طولی لوله مستقیم بطول ۶۲۰ میلیمتر است.
۶ تغییرات افت انرژی جزئی هر زانوئی را بر حسب انرژی جنبشی رسم نمائید و سپس مقادیر ضریب افت هر قسمت را بدست آ‎ورده و تغییرات ضریب افت هر قسمت را بر حسب نسبت r/d رسم نمائید. مقادیراین نمودار تجربی را با جدول (۲) مقایسه کنید.
۷ بکمک جدول داده ها و رابطه (۹) تغییرات ضریب افت ) ( را بر حسب نسبت سرعت به سرعت حداکثر V / Vmax رسم نمائید.
۸ منحنی log بر حسب log را با منحنی لوله غیر زبر مقایسه کنید؟
۹ آیا افت انرژی در انبساط ناگهانی همیشه از افت انرژی در انقباض ناگهانی بزرگتر است؟
۱۰ از منحنی تغییرات بر حسب برای زانوها چه نتیجه ای می گیرید؟
۱۱طول معادل زانو ها و خم ها را بدست آورید.
۱۲ هر یک از شیرهای زیر چه خصوصیاتی دارند و در عمل از هر کدام در چه مواردی استفاده می شود ؟
الف) شیر ساچمه ای
ب) شیر پروانه ای
ج) شیر دروازده ای
د) شیر کروی

آزمایش چهارم:کالیبراسیون فشارسنج

هدف آزمایش :

بررسی رابطه فشار و نیرو (۴-۱) (P = F/A)

تئوری آزمایش :

فشار وارد بر یک سیال در یک نقطه برابر است با نسبت نیروی اعمال شده بر سطح مقطع سیال در آن نقطه:

که در این رابطه F‌ نیروی وارد بر سطح A, (N) سطح اعمال نیرو (m2) و P فشار وارد بر سیال (pa) میباشد.
از طرفی قانون پاسکال بیان میکند که :
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

بنابراین با اتصال محفظه سیال به یک فشارسنج میتوان فشار سیال را اندازه گیری نمود و این فشار با توجه به قانون پاسکال در نقاط مختلف یکسان است.

شرح دستگاه :
قسمتهای مختلف دستگاه شامل یک پایه فلزی (A)، کف بارگذاری (B)، پیستون (C) ، سیلندر روغنی (D)، شیلنگ رابط (E)، بوردون گیج (F) و پیچ تخلیه روغن جهت جلوگیری (G) میباشد.

روش انجام آزمایش :
وزنه معلومی روی کفه بار گذاری قرارداده و کفه را چرخش می دهیم تا پیستون (B) در راستای قائم قرار گیرد. در این حالت عدد فشارسنج را قرائت می کنیم.آزمایش را برای وزنه های مختلف تکرار می کنیم.

خواسته های آزمایش:

۱با توجه به جدول داده ها منحنی های PA و Pg را بر حسب F در یک دستگاه مختصات رسم و با هم مقایسه کنید.

۰۱۸ Kg = مجموع وزن کفه بار گذاری پیستون

آزمایش پنجم: نیروهای وارد بر یک جسم غوطه ور در مایع ساکن

هدف آزمایش:
هدف ازاین آزمایش بررسی روابط مربوط به محاسبه نیروی وارد بر یک سطح مستطیلی از طرف سیال ساکن و تعیین 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=-g/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 آزمایش از یک تانک مکعب مستطیل شکل با سطوح جانبی شفاف و یک جسم معلق به شکل QUADRANT تشکیل شده است و با اهرم بندی نشان داده شده می توان مقدار نیروها را حساب کرد . در گشتاور گیری نیروها حول لولا تنها نیروی وارد بر سطح مستطیل شکل به حساب می آید مقدار این نیرو 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 نتیجه است .
چون درعبارت (۵-۱۴ ) مقدار مثبت است همیشه بزرگتر از است یعنی مرکز فشارهمیشه پایین 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 آزمایش:
۱- دقت کنید که ظرف در موقعیت افقی قرار داشته باشد .
با تغییر موقعیت وزنه تعادل شاخص را در موقعیت افقی قرار دهید .
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:
۱در هر حالت مقدار F نیروی وارد بر سطح غوطه ور در مایع را حساب کنید.
۲در 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 .
۴منحنی 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.
۶برای 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 یک پمپ به تنهایی نتواند دبی یا ارتفاع مورد نیاز ایستگاه را تامین کند از دو یا تعداد بیشتری پمپ در مدار استفاده می شود اتصال پمپ ها به یکدیگر و یا نحوه قرار گیری آنها در مدار ، بطور کلی در دو حالت موازی یا سری صورت می گیرد .
به هم پیوستن پمپها به صورت موازی :

در این حالت ، دبی کلی ایستگاه از طریق چند پمپ که بصورت موازی به یکدیگر بسته شده اند عبور خواهد کرد نحوه عملکرد این پمپها شبیه مدارهای الکتریکی در حالت موازی می باشد. شکل (۱ )؛ به این صورت که دبی کلی ایستگاه از جمع دبی های عبوری از هر پمپ بدست می آید و ارتفاع تولیدی تمامی آنها نیز با یکدیگر مساوی است. به هم پیوستن پمپ ها به صورت موازی بر نقطه کار هر یک از پمپ ها اثر می گذارد .

برای بدست آوردن منحنی مشخصه مجموعه ، باید دبی های هر یک را در ازاء ارتفاع ثابت با یکدیگر جمع و نقاط حاصل را به هم متصل نمود .
محل تلاقی مدار با منحنی بدست آمده نقطه کار سیستم را تعیین می کند . برای مشخص کردن نقطه کار هریک از پمپ ها ، باید 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 ماکزیمم خود کار کنند .

ارتفاع کل رامی توان از رابطه زیر بدست آورد :

۱-۶))

شکل (۱)منحنی عملکرد دو پمپ به صورت موازی

به ترتیب فشار استاتیکی در دهانه های خروجی و ورودی پمپ ها می باشند .

هنگامیکه پمپ های (۱ ) و (۲ ) ، هر یک به تنهایی درمدار قرار گیرند دبی تولیدی توسط آنها به ترتیب خواهد بود .
موازی بستن دو یا تعداد بیشتری پمپ در یک مدار ، هنگامی صورت می گیرد که :

در ازاء دبی مورد احتیاج ، اندازه پمپ انتخابی بزرگ شود که در این صورت با تقسیم دبی بین دو یا چند پمپ می توان در یک ارتفاع ثابت ، پمپ هایی با اندازه کوچکتر انتخاب نمود . با افزایش تعداد پمپ ها کارائی دستگاه بهتر می شود .

نکات قابل توجه در بستن پمپ ها بطور موازی :
۱-استفاده از پمپ های یکسان برای بستن درصورت استفاده از پمپ های غیر یکسان باید از شیر یک طرفه در مسیر بعد از هر پمپ استفاده شود .
۲-در به هم بستن پمپ های موازی باید سعی شود که مقاومت دینامیکی مدار حتی الامکان کم باشد زیرا همانگونه که از شکل ( ۱) مشاهده می شود هرچه شیب منحنی مشخصه مدار بیشتر باشد دبی تولیدی مجموعه پمپ ها کاهش یافته و در این صورت موازی بستن پمپ ها تاثیر چندانی نخواهد داشت .
۳-همانطور که گفته شد ، دبی تولید هر یک از پمپ ها در حالت موازی ، کمتر از دبی تولیدی پمپ ها درحالتی است که به تنهایی در مدار قرار گیرند . بنابراین وقتی یکی از پمپ ها از کار بیفتد از مدار خارج شود دبی تولیدی پمپ ها افزایش پیدا می کند .

به هم پیوستن پمپ ها به صورت سری :
به هم پیوستن پمپ ها به صورت سری در یک مدار برای بالا بردن فشار تولیدی در ازاء یک دبی معین صورت می گیرد دراین حالت ، دبی کلی ایستگاه از پمپ های متعدد که بصورت سری قرار گرفته اند گذشته و فشار آن د رهر مرحله افزایش می یابد در این جا نحوه عملکرد پمپ ها همانند مدارهای الکتریکی در حالت سری است برای ترسیم منحنی مشخصه مجموعه پمپ ها در حالت سری ، باید به ازاء یک دبی معین ارتفاعهای متناظر را با یکدیگر جمع و نقاط بدست آمده را به هم متصل نمود یک 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 تعیین می کند .

در به هم پیوستن پمپ ها بصورت سری باید به نکات زیر توجه کرد :
۱-به علت آنکه سیال به هنگام ورود به دومین پمپ سری ، دارای فشار بیشتری است فشار در پوسته و محفظه آب بندی این پمپ بیشتر می باشد از این رو پمپ نیاز به آب بندی مناسب تری دارد و همچنین فشار داخل آن نباید از فشار آزمایش پوسته پمپ بالاتر رود .
۲-در حالتی که دو پمپ یکسان با یکدیگر به صورت سری بسته شوند ارتفاع کل دو برابر هر یک از پمپ ها خواهد بود اما دراین مورد نیاز ارتفاع تولیدی مجموعه دو پمپ ، کمتر از دو برابر ارتفاع تولید یک پمپ ، در حالتی است که به تنهایی در مدار قرار گیرد .
۳-بهتر است د رسری بستن از پمپ های یکسان استفاده شود .

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

شکل (۲) منحنی عملکرد دو پمپ به صورت سری

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

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

شرح دستگاه :

دستگاه مورد آزمایش از یک میز هیدرولیک تشکیل یافته است که بر روی آن دو پمپ متصل گشته اند . مدار لوله کشی پمپ ها به قسمی است که می توان توسط بستن شیرهای مربوطه هر دو پمپ را بصورت جداگانه سری و موازی راه اندازی نمود .
بر روی پانل دستگاه به ازاء هر پمپ یک دیمر الکتریکی برای تغییر دور پمپ

یک ولتمتر و یک آمپر برای قرائت توان الکتریکی داده شده به پمپ وجود دارد .
این دستگاه آزمایش ، برای کنترل جریان از چهارشیر استفاده می کند .
شیر (۴) دررانش پمپ (۱ ) متصل شده و این قسمت را به عکس پمپ (۲ ) متصل می کند که تنها درراه اندازی سری پمپها باید باز باشد شیر ( ۱) قسمت رانش پمپ (۱ ) را به مدار خروجی متصل کرده و در هنگامی که پمپ (۱ ) به تنهایی کار می کند و یا در راه اندازی سری پمپ ها باید باز باشد و شیر (۳) در قسمت مکش پمپ (۲ ) نصب شده است و این شیر را باید در زمانی باز نمود که بخواهیم پمپ (۲ ) را به تنهایی و یا دو پمپ را بصورت موازی راه اندازی نمود .
روش کار :

ابتدا ورودی و خروجی سیستم را به میز هیدرولیک وصل کنید سپس دیمر ها را روی صفر ( سمت چپ ) تنظیم کنید محیط حرکت دیمرها را به سه قسمت مساوی تقسیم کنید اینک کلید ورودی دستگاه را در حالت ON قرار دهید .
الف : پمپ (۱ ) را روشن کرده پمپ (۲ ) را د روضعی خاموش قرار دهید شیر ۲ را در

حالت باز شیر۳ را درحالت بسته و شیر ۱ را باز و شیر ۴ را در حالت بسته قرار دهید ،
دراین حالت برای سه وضعیت دیمر پمپ (۱ ) سه دبی و سه هد را قرائت کنید و منحنی مشخصه را رسم کنید. ( می توانید همین آزمایش را برای پمپ (۲ ) انجام دهید. )
ب : اینک پمپ های ۱ و ۲ را در حالت موازی قرار دهید بدین ترتیب که : شیر ۲ باز و شیر ۴ بسته و شیر ۳ باز و شیر ۱ باز باشد در این حالت هر دو پمپ را روشن کنید و برای سه وضعیت دیمرها دبی و هد را قرائت کنید و منحنی مشخصه را رسم کنید ( سعی کنید که دیمرها را به یک اند

ازه بچرخانید تا آزمایشها کمترین خطا را داشته باشند). در این حالت بعد از رسم منحنی مشخصه آنرا با منحنی های مشخصه پمپ ها ۱ و۲ مقایسه کنید و نتایج را با تئوری آزمایش تطبیق دهید .
ج : اینک پمپ های ۱ و۲ را د رحالت سری قرار رهید بدین ترتیب که :
شیر۴ بسته و شیر۲باز و شیر۳ بسته باشد در این حالت نیز دیمرها را همز مان در سه وضعیت قرار دهید نتایج را یادداشت کنید.
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 بین این دو حالت است .
دستگاه طوری ساخته شده است که توسط آن می توان جریان مایع را دریک لوله بطورکامل مشاهده کرد و محاسبات لازم نوع جریان را تعیین 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)
: دانسیته سیال
: 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 رینولدز در یک لوله با قطر D که سیالی باسرعت متوسط V و ویسکوزیته دینامیکی و دانسیته در آن جریان دارد ،عبارتست از :

(۷-۲)
ویسکوزیته دینامیکی :

(۷-۳)

ویسکوزیته سینماتیکی :
(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 زیر تشکیل شده است :
۱- مخزن مایع رنگی
۲- سوزن انتقال مایع رنگی
۳- گلوله های آرام کننده جریان
۴- قیف ورودی مایع
۵- مخزن اصلی مایع
۶- سر ریز
۷- شیر 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 این دستگاه می توان مایع رنگی (۱ ) راتوسط یک سوزن (۲ ) در یک لوله شیشه ای (۸ ) هدایت کرد و به وسیله شیر (۹ ) میزان دبی را تغییر داد .
گلوله های آرام کننده جهت جلوگیری از اغتشاش آب ورودی به مخزن می باشند و قیف نیز آرام کننده جریان ورودی به شیشه است .

شکل ۱

روش انجام آزمایش :
۱- آب ورودی به سیستم را باز نمائید تا برگشت از سرریز آغاز گردد (دقت کنید که شیر پایین دستگاه بسته باشد).
۲- شیر پایین دستگاه را کمی باز کنید.
۳- از وجود رنگ دانه (جوهر) در مخزن آن مطمئن شوید.

۴- توسط تغییر دبی با شیر پایینی جریان جوهر را به صورت متمایز از آب در آورید. ( به صورت ریسمانی در آب )
۵- توسط بشر و کرنومتر دبی آب را اندازه گیری کنید.
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 گیری کنید.

محاسبات :
دراین آزمایش قطر لوله آزمایش D = 13(mm) (میلی متر ) می باشد .همچنین داریم :
دبی حجمی جریان. A سطح مقطع لوله است.بنابراین هرگاه توسط یک کرنومتر و یک بشر دبی جریان راتعیین کنیم، خواهیم داشت:
می توان توسط رابطه فوق سرعت جریان سیال (V ) بر حسب را تعیین نمود .
درجدول خواص فیزیکی آب موجود درگزارش کارخود می توان مقادیر (ویسکوزیته سینماتیک ) را در دماهای گوناگون آب یافت .
با جایگزینی D , V در رابطه (۲) می توان مقدار رامحاسبه نمود .
نتایج و محاسبات:
۱-محاسبه عدد رینولدز درهر حالت وثبت مشاهدات
۲-انجام آزمایش 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 آزمایش بحث کنید .

آزمایش هشتم :جریان های گردابی
هدف آزمایش:
هدف از انجام این آزمایش بررسی تغییرات هد کلی در میان خطوط جریان برای جریان های چرخشی و ثابت بودن آن برای جریانهای غیر چرخشی می باشد.