Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)

3. szám - Szalay Miklós: Laboratóriumi vízsebességmérés gömbökkel

206 Hidrológiai Közlöny 1960. 3. sz. Szalay M.: Laboratóriumi vízsebességmérés gömbökkel .^ywwwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww 4. ábra. Közvetlen leolvasású gömbös sebességmérő elve Fig. I. Princijde oj the spherical velocimeter with direct reading Fig. 5 Practical form of the spherical velocimeter a P vízszintes áramlási nyomóerő és a velük egyensúlyt tartó S kötélerő hat. A két utóbbi erő nagysága grafikusan meghatározható. Az ábrából azonban az is kitűnik, hogy a P és B erők hányadosa nem egyéb, mint a fonál iránya és a vízszintes közti ő szög cotangense. így tehát B ismeretében () és P közt, illetve közvetett módon ő és a v sebesség közt egyértelmű összefüggés állítható fel. A teljesen vízbemerült gömbre ható felhajtó erő : d

3 TI * = —(e —ei) g> (5) ahol p,-a gömb sűrűsége. A P erő számszerű értékére a mérés során szükségünk nincs, csupán a mérőeszköz tervezése során, a sebességskála megszerkesztésekor kell vele számolnunk. Az eljárást egy számpéldán mutatjuk be. Legyen a gömb átmérője d = 0,5 cm, sűrűsége rji = 0.975 g/cnr

!. Az ebből számított felfelé ható erő B = 1,60 dyn, továbbá, — miként az előzőekben —, ac = 3,92-10 5 dyn. A számítás további '>. ábra. Közvetlen leolvasást'/, gömbös sebességmérő gyakorlati alakja Abb. I. Prinzip des Geschivindigkeitsmesskugels mit unmittelbarer Ablesung Abb. •'). Praktische Ausführung des Geschwindigkeitsmesskugels menetét—néhány jellemző iüe-értéket kiválasztva — az 7. táblázatban közöljük. 1. láblázat Sebességmérő skálabcosztá*ának számítási adatai Tabelle 1. Berechnungsangaben der Skaleneinteilung von einer Gechwindigkeitsmessers Table I. Computation data of the scaie-division of a velocimeter V Re CP 1' - C }•' •" • 1*1 B = ctg <5 ö [cm/s] Re CP • Re- fdyn] 1*1 B = ctg <5 [fok| 1 perci 1 50 1,41 0,1382 0.08637 85 05 o 100 1,00 0,3920 0,24500 76 23 :i 150 0,84 0,7409 0,46306 65 09 4 200 0,74 1,1603 0,72518 54 04 5 250 0,68 1,6660 1,04125 43 52 6 300 0,64 2,2579 1,41119 35 20 7 350 0,61 2,9292 1,83075 28 39 8 400 0,58 3,6378 2,27362 23 45 <) 450 0,56 4,4453 2,77875 19 47 10 500 0,55 5,3900 3,36875 16 32 11 550 0,54 6,4033 4,00206 14 02 12 600 0,53 7,4794 4,67462 12 04 13 650 0,52 8,6122 5,38262 10 31 14 700 0,51 9.7961 6,12256 9 17 15 750 0,505 11,1328 6,95800 8 11 16 800 0,50 12,5440 7,84000 7 16 17 850 0.495 14,0191 8,76194 6 31 18 900 0,490 1 5,5585 9,72406 52 19 950 0,485 17.1582 10,72387 5 20 20 1000 0.48 18.8160 11,7600 4 52 A műszer skála beosztása a táblázat első és utolsó oszlopa közötti összefüggés alapján rajzolható meg. Amint látható, a beosztás az 1 cm/s alatti sebességek tartományában annyira sűrűsödik, hogy gyakorlatilag nem használható. így a felvett példa szerinti műszer 1,0—20,0 cm/s közötti sebességek meghatározására alkalmas. Gyakorlati kialakítása az 5. ábra szerint képzelhető el. A skálaív áramlást zavaró hatásának kiküszöbölése érdekében célszerűnek látszik két egybevágó, átlátszó skálát készíteni s azokat a fonal függőleges síkjával párhuzamosan elhelyezni. Ilymódon biztosíthatjuk a parallaxismentes leolvasást, s ugyanakkor elkerüljük a zavaró hatásokat. A mérőeszköz érzékenysége az átmérő csökkentése, vagy a gömb sűrűségének növelése útján érhető el. Az utóbbi megoldás célszerűbbnek látszik. 20 cm/s-ot meghaladó sebességek esetén a gömb áramlási ellenállásán alapuló mérési módszereket nem alkalmazhatjuk, mert akkor már a Reynolds-szám átmeneti tartományába jutunk, ahol az ellenállási tényező értéke a Re — f (c

F) összefüggés többértékűsége miatt bizonytalanná válik. 1RODALOM 1. Gruber József—Blahó Miklós: Folyadékok mechanikája. Tankönyvkiadó. Budapest, 1952. 2. Gerstner, F. : Bemerkungen über das hvdrometrisehe Pendel. Haase, Prag, IS 19. Messung (ler Stiömungsgeschwindigkeit im Laboratórium mit Kugeln Miklós Szalay Der Strömungswiderstand von Kugeln kann in verschiedener Weise zur Messung der Fliessgescliwindigkeit benutzt werden. Wenn man an einem Faden in gleichen Abstanden Kugeln befestigt, stellt sich die so hergestellte Ketté in einen Gleichgewichtszustand ein (Bild 1). Da die Auftriebkraft B bekannt ist kann die Grösse der Seilkrafte S, sowie der Strömungsdruckkráfte P zeichnerisch bestimmt werden. (Abb. 1.). Da die Widerstandszahl cy von der Reynolds'schen Zahl abhángig ist (Abb. 2.), zwischen bestimmten Grenzen der letzteren kann ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Strömungsdruckkraft P und Fiiess-