ΤΟΥ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ ΠΕΤΡΙΔΗ ΧΡΗΣΤΟΥ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Dr. ΖΑΙΜΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΔΡΑΜΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΑΣΟΠΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΑΝΟΙΧΤΑ ΚΑΝΑΛΙΑ ΤΟΥ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ ΠΕΤΡΙΔΗ ΧΡΗΣΤΟΥ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Dr. ΖΑΙΜΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ 1

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ σελ ΠΡΟΛΟΓΟΣ σελ ΕΙΣΑΓΩΓΗ σελ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ σελ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ σελ Πείραμα 1 μελέτη παροχής χωρίς εμπόδια με σταθερή κλήση. 2. Πείραμα 2 μελέτη αποστάσεως μεγίστου σημείου τριβής. 3. Πείραμα 3 μελέτη παροχής με ορθογώνιο φράγμα. 4. Πείραμα 4 μελέτη παροχής με φράγμα με πλάγιες διαμηκύνσεις. 5. Πείραμα 5 μελέτη παροχής με φράγμα με τριγωνικά άκρα. 6. Πείραμα 6 μελέτη παροχής με φράγμα με κοίτη 60 μοιρών. 7. Πείραμα 7 μελέτη παροχής με κρασπεδωτό φράγμα 8. Πείραμα 8 μελέτη παροχής με υπερυψωμένη πύλη εισόδου στα 12εκατοστά. 9. Πείραμα 9 μελέτη παροχής με υπερυψωμένη πύλη εισόδου στα 8εκατοστά. 10. Πείραμα 10 μελέτη παροχής με κλειστή πύλη (ψευδαίσθηση καταρράκτη). 6.ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ σελ.62 7.ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ. 64 2

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η συγκεκριμένη εργασία συντάχθηκε από τον σπουδαστή του ΤΕΙ Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Πετρίδη Χρήστο στα πλαίσια της πτυχιακής άσκησης. Η εργασία αυτή ανατέθηκε και επιβλέπετε από τον καθηγητή του τμήματος Dr.Ζαΐμη Γεώργιο. Ακόμα θα ήθελα να τονίσω ότι σημαντικό ρολό στην ολοκλήρωσή της συντέλεσε η βοήθεια από το Ιταλικό ινστιτούτο από το οποίο προέρχεται το κανάλι όπως και ο συμφοιτητής Βαλάντης Κιοσές. Στόχος της συνολικής εργασίας είναι να μελετήσουμε καταρχήν τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να προσδιορίσουμε την ταχύτητα ροής του νερού μέσα σε ένα ανοιχτό κανάλι. Επίσης, άλλος ένας στόχος της εργασίας είναι η μελέτη του ρυθμού της παροχής του νερού σε διάφορες συνθήκες ύπαρξης εμποδίων διαφορετικού μεγέθους και διαφορετικού σχήματος σε εναλλαγές της ταχύτητας της ροής. Ακόμα, μέσα από την εργασία θα έχουμε την δυνατότητα να παρατηρήσουμε τις διαφορές που υπάρχουν στην αντίσταση που προκαλούν τα τοιχώματα του καναλιού ανάλογα με την κλίση που υφίσταται κάθε φορά στο κανάλι. Τέλος, ελπίζω να βρείτε την εργασία μου εποικοδομητική και να σας φανεί χρήσιμη σε πιθανή ενασχόληση σας με τον συγκεκριμένο τύπο ανοιχτού καναλιού. 3

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το κανάλι αυτό έχει ως σκοπό να το καταστήσει πιθανό να καταλάβουμε, μέσω του πειραματισμού, τα βασικά υδραυλικά φαινόμενα που μπορούν να πραγματοποιηθούν στα ελεύθερα κανάλια επιφάνειας. Η μελέτη αυτού του τύπου καναλιού είναι σημαντική στους τεχνικούς που εργάζονται σε διαφορετικούς κλάδους των πολιτικών μηχανικών έργων, στα υδραυλικά μηχανήματα, ή σε θέματα στον τομέα άρδευση. Η μονάδα εγκαθίσταται σε ένα σύστημα υποστήριξης που είναι τοποθετημένο πάνω σε ένα σύνολο από ροδάκια και είναι αυτάρκης: όταν τη δεξαμενή συλλογής έχει γεμίσει ως επάνω, το μόνο που πρέπει να κάνετε είναι να την συνδέσετε σε μια πηγή ηλεκτρικής παροχής. Το κανάλι αποτελείται πλήρως από Plexiglas, επιτρέποντας στα φαινόμενα που πραγματοποιούνται μέσα σε αυτό να παρατηρηθούν. Η μονάδα καθιστά δυνατό να γείρει στο κατώτατο σημείο του καναλιού, είτε στη δεξιόστροφη είτε με κατεύθυνση αντίθετη με αυτή της φοράς των δεικτών του ρολογιού, μέχρι ένα μέγιστο 3 ώστε να μιμηθούν ακόμη και οι μέγιστες κλίσεις που δίνονται στα πραγματικά κανάλια για τη λειτουργία τους. Επίσης, το μέγιστο των 3 μοιρών μπορεί να μετατραπεί και σε ελάχιστο. Τέλος, η μονάδα αυτή μας δίνει και την δυνατότητα προσομοίωσης υδροδυναμικών κυμάτων ρυθμιζόμενης έντασης και διάρκειας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω για την συμμετοχή τους αλλά και την καθοδήγηση τους που συντέλεσαν καθοριστικό ρόλο στην ολοκλήρωση της πτυχιακής μου εργασίας τους Dr.Ζαΐμη Γεώργιο για την εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπο μου δίνοντας μου την δυνατότητα να ασχοληθώ με ένα τόσο ακριβό εργαστηριακό μηχάνημα αλλά και την πρώτης τάξεως καθοδήγηση και την απέραντη βοήθεια σε οποιοδήποτε δυσκολία αντιμετώπιζα. Ακόμα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον συμφοιτητή μου Βαλάντη Κιοσέ για τις αμέτρητες ώρες που χρειαστήκαμε για την διευθέτηση των πειραμάτων. Ένα ευχαριστώ πρέπει να απαγγελθεί και στο Ιταλικό ινστιτούτο για τις οδηγίες χρήσης αλλά και την προσπάθεια του να βοηθήσει σε κάθε απορία μας. 4

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ Εικόνα 1-κανάλι. 5

6 ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ 1. ΚΟΥΒΑΣ ΣΥΛΛΟΓΗΣ 2. ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ 3. ΡΟΛΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ WOLTMAN 4. U ΜΑΝΟΜΕΤΡΟ 5. ΧΕΙΡΟΚΙΝΗΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΚΛΙΣΕΩΝ 6. ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ ΤΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ 7. ΑΝΤΛΙΑ ΠΑΡΟΧΗΣ ΝΕΡΟΥ 8. ΒΑΛΒΙΔΑ ΕΙΣΡΟΗΣ 9. ΚΟΥΒΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ 10. ΠΥΛΗ ΕΙΣΡΟΗΣ 11. ΣΩΛΗΝΑΣ PITOT 12. ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ 13. ΚΑΝΑΛΙ 14. ΠΥΛΗ ΕΞΟΔΟΥ 15. ΚΑΝΑΛΙ ΑΔΕΙΑΣΜΑΤΟΣ 6

7 ΡΟΛΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΝΕΡΟΥ WOLTMAN Εικόνα 2-ρολόι μέτρησης παροχής νερού. Το ρολόι μέτρησης της παροχής του WOLTMAN είναι προσαρμοσμένο στο κανάλι και η χρήση του είναι να μετράει το σύνολο του όγκου του νερού που παίρνει στο κανάλι ελευθέρα η για συγκεκριμένο χρόνο. 7

8 ΒΑΛΒΙΔΑ ΡΥΘΜΙΣΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ Εικόνα 3-βαλβίδα ρύθμισης ταχύτητας νερού. Η βαλβίδα ρύθμισης μας δίνει την δυνατότητα να ρυθμίζουμε την ταχύτητα ροής του νερού στο εσωτερικό του καναλιού με αποτέλεσμα την δυνατότητα διεξαγωγής πειραμάτων με ελεγχόμενες μεταβαλλόμενες συνθήκες. 8

9 ΣΤΡΟΦΑΛΟΣ ΠΙΕΣΕΩΣ ΚΑΙ ΚΙΝΗΣΗ ΝΕΡΟΥ Εικόνα 4-στρόφαλος πιέσεως και κίνησης του νερού. Ο στρόφαλος είναι αυτός που παρέχει νερό στο κυρίως μέρος του καναλιού. Η ποσότητα του νερού που διοχετεύει μπορεί να ελέχθη με την βαλβίδα ρύθμισης. 9

10 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ Εικόνα 4-πίνακας ελέγχου. Ο πίνακας ελέγχου είναι η καρδία του καναλιού. Από εκεί το κανάλι ενεργοποιείται και πολύ σημαντική είναι η προσοχή στο να μην πέσει νερό στο εσωτερικό του. Επίσης από εκεί ενεργοποιείται μια ακόμη λειτουργία του καναλιού που είναι η δυνατότητα παραγωγής τεχνητών κυμάτων. 10

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΝΑΡΞΗΣ ΚΑΝΑΛΙΟΥ 1. Γεμίζουμε με νερό τον κάδο συλλογής. 2. Ανοίγουμε τις θύρες εισόδου και εξόδου νερού στο κανάλι. 3. Θέτουμε την μηχανή σε λειτουργία ώστε να τραβήξει νερό μέχρι την πεταλούδα. 4. Σβήνουμε την μηχανή και προσθέτουμε 2 κουβάδες νερό στον κουβά προμηθειών. 5. Θέτουμε ξανά την μηχανή σε λειτουργία. 6. Δίπλα στη ρόδα επικλήσεων υπάρχει η βαλβίδα εξαέρωσης, την οποία έχουμε ξεβιδώσει και την πατάμε απλά με το χέρι. 7. Αφήνουμε την μηχανή να δουλέψει σε αυτή την κατάσταση για περίπου 20 δευτερόλεπτα. 8. Σβήνουμε την μηχανή και απελευθερώνουμε την βαλβίδα εξαερισμού. 9. Παρατηρούμε ότι από την βαλβίδα θα ξεκινήσει να βγαίνει αέρας και στην συνέχεια θα βγαίνει νερό. 10. Στην συγκεκριμένη φάση βιδώνουμε την βαλβίδα εξαερισμού. 11. Θέτουμε την μηχανή σε λειτουργία και παρατηρούμε ότι φυσαλίδες αέρα βγαίνουν από τον κουβά προμηθειών. 12. Μόλις σταματήσει η εξαγωγή φυσαλίδων το κανάλι είναι έτοιμο για χρήση. 11

12 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΝΑΡΞΗΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΜΑΝΟΜΕΤΡΟΥ 1. Αδειάζουμε τελείως το μανόμετρο. 2. Σηκώνουμε το μανόμετρο ώστε να είναι πιο ψηλά από την βάση του μανομέτρου που είναι βυθισμένη στο νερό. 3. Γεμίζουμε το δοχείο B και ανοίγουμε την βαλβίδα Χ ώστε το μανόμετρο να γεμίσει νερό. 4. Συνδέουμε τα λάστιχα στις βαλβίδες F και G και τις ανοίγουμε. 5. Πατάμε τα λάστιχα ώστε να φύγουν όλες οι φυσαλίδες. (ΠΡΟΣΟΧΗ: οι φυσαλίδες πρέπει να βγαίνουν από το κάτω μέρος του σιδερένιου σωλήνα στο άκρο του μανομέτρου). 6. Όταν φύγουν όλες οι φουσκάλες κλείνουμε τις βαλβίδες. 7. Ανοίγουμε την βαλβίδα D και ανοιγοκλείνουμε την βαλβίδα G ώστε η στάθμη του νερού στον δεξιά σωλήνα του μανομέτρου να φτάσει στο επίπεδο Μόλις το κατορθώσουμε κλείνουμε την βαλβίδα G. 9. Ανοίγουμε την βαλβίδα F και ανοιγοκλείνοντας την βαλβίδα D προσπαθούμε να φτάσει το νερό του αριστερού σωλήνα του μανομέτρου στο επίπεδο. 10.Έτσι ολοκληρώθηκε η διαδικασία έναρξης του μανομέτρου. Για πιθανό λάθος επαναλαμβάνουμε την διαδικασία από το βήμα 4. ΠΡΟΣΟΧΗ : πιθανή ύπαρξη φυσαλίδων στα λάστιχα η στο μανόμετρο θα έχουν ως αποτέλεσμα εσφαλμένες μετρήσεις. 12

13 ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΕΝΑΡΞΗΣ ΤΟΥ ΜΑΝΟΜΕΤΡΟΥ 1. Σηκώνουμε το μανόμετρο πιο ψηλά από την άκρη του που είναι βυθισμένη στο κανάλι. 2. Έχουμε αποσυνδέσει τα λάστιχα από τις βαλβίδες F και G. 3. Γεμίζουμε το δοχείο Β με νερό. 4. Ανοίγουμε τις βαλβίδες F και G και την βαλβίδα Χ έτσι ώστε το μανόμετρο να γεμίσει με νερό. 5. Κλείνουμε τις βαλβίδες και ανοιγοκλείνοντας την βαλβίδα D περιμένουμε να αδειάσει το δοχείο Β και να φτάσει η στάθμη του νερού στον δεξιό σωλήνα στην ένδειξη Στη συνέχεια ανοιγοκλείνουμε την βαλβίδα F μέχρι η ένδειξη στην αριστερή στήλη του νερού φτάσει στο Κλείνουμε όλες τις βαλβίδες. 8. Κοιτάμε τα λάστιχα του μανομέτρου να είναι πλήρως γεμάτα χωρίς την παρουσία φυσαλίδων αέρα και τα συνδέουμε στις βαλβίδες του μανομέτρου. 9. Το μανόμετρο είναι έτοιμο να πάρει μετρήσεις. 10.Τοποθετούμε τις συνθήκες που θέλουμε μέσα στο κανάλι και απλά ανοίγουμε τις βαλβίδες F και G. 11.Η διαφορά των μεταβολών είναι το στοιχείο που αναζητούμε. 13

14 ΤΟ ΜΑΝΟΜΕΤΡΟ Εικόνα 5-μανόμετρο. 14

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο ΠΕΙΡΑΜΑ 1ο Ο σωλήνας Pitot που είναι συνδεδεμένος στο U μανόμετρο μας δίνει την δυνατότητα να μετρήσουμε την ταχύτητα του νερού μέσα στο κανάλι. Πριν, όμως χρησιμοποιήσουμε το μανόμετρο πρέπει να το μηδενίσουμε με την διαδικασία που έχει αναφερθεί πρωτύτερα ώστε οι μετρήσεις που θα πάρουμε να μην μας οδηγήσουν σε λανθασμένα αποτελέσματα. Επίσης, βασική προϋπόθεση ώστε οι μετρήσεις μας να είναι σωστές είναι το να βρίσκετε το σώμα του μανομέτρου πιο ψηλά από το επίπεδο του Pitot σωλήνα. Από τις μετρήσεις αυτές μπορούμε να προσδιορίσουμε την ταχύτητα ροής από τον τύπο: V = 2Pd Χρησιμοποιώντας την ταχύτητα από τον παραπάνω τύπο μπορούμε να προσδιορίσουμε την ποσότητα της παροχής στο κανάλι από τον τύπο: Q = V A Όσων αφορά το μέτρο Α μπορούμε να το προσδιορίσουμε γνωρίζοντας ότι το πλάτος του καναλιού είναι 0,1 m και το μήκος του 5m απλά μετρώντας το ύψος του νερού μέσα στο κανάλι. 15

16 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 2. Προσαρμόζουμε την πύλη εισόδου στο επιθυμητό ύψος ώστε να μην εμποδίζει τη είσοδο του νερού στο κανάλι καθόλου. 3. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 4. Υπολογίζουμε τις τιμές των διαφορετικών πιέσεων στο u μανόμετρο. Αν το όργανο έχει τοποθετηθεί σωστά τότε οι τιμές αυτές θα είναι μεγαλύτερες και μικρότερες από το 0. a. Η αλγεβρική τους διαφορά μας δίνει την τιμή της δυναμικής πίεσης. 5. Από αυτή υπολογίζουμε την ταχύτητα V. 6. Από την ταχύτητα υπολογίζουμε την ποσότητα της παροχής. 16

17 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1 ΣΚΑΛΑ Ρd h b V Q MmH2O m m m/s M3/h Γράφημα 1-αποτελέσματα πειράματος 1. 17

18 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΜΑΝΟΜΕΤΡΟΥ Εικόνα 6-μανόμετρο σε μηδενική στάση. Εικόνα 7-μανόμετρο σε στιγμή μέτρησης. 18

19 Εικόνα 8-τρόπος μέτρησης μανομέτρου. Εικόνα 9-μανόμετρο. 19

20 ΠΕΙΡΑΜΑ 2 ο Η κλίση σε ένα κανάλι είναι απαραίτητη ώστε το νερό να υπερνικήσει την αντίσταση που οφείλετε στη δύναμη τις τριβής που υφίσταται λόγω τις ύπαρξης των τοιχωμάτων του καναλιού. Ο σκοπός του συγκεκριμένου πειράματος είναι να εξασκηθούμε με τον προσδιορισμό του μέτρου τις τριβής ώστε να γίνουμε οικείοι με τον ορισμό τις ο οποίος στη πραγματικότητα δίνετε από την κλίση και από τον τρόπο μεταβολής τις. Στο συγκεκριμένο κανάλι το a που είναι και η κλίση μπορεί να βρεθεί πολλαπλασιάζοντας το μέτρο τις που το βρίσκουμε στη χειροκίνητη λαβή με τον συντελεστή 0,0174 (που είναι σταθερός) και με το 100. Οπότε έχουμε : P = a * *100 Tο συγκεκριμένο κανάλι έχει την δυνατότητα να πάρει κλίση μέχρι 3 τις % επομένως από την σχέση που δόθηκε πιο πάνω η τιμή τις κλίσης θα είναι σε ποσοστό επί τις %. Τα αποτελέσματα του συγκεκριμένου πειράματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως σταθερές για επόμενα πειράματα διότι, όλοι οι παράγοντες θα είναι σταθεροί για τις υποδεικνυόμενες τιμές των κλίσεων. 20

21 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ a P% P%o AB mm ,25 0,435 4,35 9,93 0,5 0,87 8,7 19,91 0,75 1, ,97 1 1,74 17,4 39,71 1,25 2,17 21,7 49,63 1,5 2,61 26,1 59,56 1,75 3,04 30,4 69,48 2 3,48 34,8 79,42 2,25 3,91 39,1 89,34 2,5 4,35 43,5 99,27 2,75 4,78 47,8 109,19 3 5,22 52,2 119,13 Γράφημα 2-αποτελέσματα πειράματος 2. ΟΠΟΥ ΑΒ Η ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΠΟΥ ΥΦΙΣΤΑΤΑΙ ΤΟ ΜΕΓΙΣΤΟ ΤΗΣ ΤΡΙΒΗΣ 21

22 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ ΚΛΙΣΙΜΕΤΡΟΥ ΚΑΙ ΧΕΙΡΟΚΙΝΗΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΛΙΣΕΩΝ Εικόνα 10-κλισίμετρο. Το σύστημα αυτό μας δίνει την δυνατότητα να ρυθμίζουμε την κλίση του καναλιού στα διάφορα πειράματα που θα πραγματοποιηθούν. 22

23 Εικόνα 11-κλισίμετρο σε οριζόντια θέση. Εικόνα 12-φυσιλίδα αλφαδιού του καναλιού. 23

24 ΠΕΙΡΑΜΑ 3ο Στο πείραμα αυτό θα μετρήσουμε την παροχή του νερού σε συνθήκες ύπαρξης εμποδίου ως φράγμα. Το φράγμα αυτό έχει σχήμα ορθογωνίου με πλευρές 13εκατοστά και 9,8εκατοστά. Η παροχή δίνετε από τον τύπο : Q = μ b h v2gh Όπου : Q = η παροχή. Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο ύψος του φράγματος. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) Πρέπει να σημειωθεί ότι το πείραμα αυτό μπορεί να διεξαχθέι με τη τοποθέτηση του φράγματος σε ένα από τους υπόλοιπους υποδοχείς του καναλιού χωρίς να παρατηρηθεί μεταβολή στα αποτελέσματα. 24

25 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Τοποθετούμε το φράγμα σε ένα από τους υποδοχείς του καναλιού προτιμότερο να βρίσκετε σε κεντρική θέση. 2. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 3. Σηκώνουμε την πύλη εισόδου ώστε να μην εμποδίζει την είσοδο του νερού στο κανάλι. 4. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 5. Περιμένουμε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού ώστε να πάρουμε τις μετρήσεις. 6. Παρατηρούμε το επίπεδο της στάθμης του νερού στη κεφαλή του φράγματος και εκεί ακριβώς παίρνουμε τις μετρήσεις. 7. Βρίσκουμε την αλγεβρική διάφορα ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και του ύψους του φράγματος. 8. Από τον τύπο βρίσκουμε την παροχή του νερού μέσα στο κανάλι που είναι και το ζητούμενο. 9. Το πείραμα μπορεί να διεξαχθεί επίσης τοποθετώντας το φράγμα σε διαφορετικό υποδοχέα στο κανάλι. 25

26 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 3 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 2 0,46 0,014 0,1 1,22 3 0,46 0,023 0,1 2,57 4 0,46 0,05 0,1 8,24 5 0,46 0,073 0,1 17,54 6 0,46 0,085 0,1 18,27 7 0,46 0,09 0,1 19,91 8 0,46 0,14 0,1 23,32 Γράφημα 3-αποτελέσματα πειράματος 3. Όπως, παρατηρούμε από τα αποτελέσματα του πειράματος όσο αυξάνετε η ταχύτητα ροής του νερού στο κανάλι τόσο μεγαλύτερη είναι η παροχή του την ώρα. 26

27 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 3 Εικόνα 13-φράγμα ορθογώνιο. Εικόνα 14-φράγμα ορθογώνιο κίνηση νερού. 27

28 Εικόνα 15-ορθογώνιο φράγμα με πλήρη κάλυψη. Εικόνα 16-ορθογώνιο φράγμα με πλήρη κάλυψη. 28

29 ΠΕΙΡΑΜΑ 4ο Σε αυτό το πείραμα θα μελετήσουμε την παροχή του νερού σε συνθήκες ύπαρξης φράγματος ορθογωνίου 13εκατοστών και 9.8εκατοστών με πλάγιες διαμηκύνσεις μήκους 6.6 εκατοστών και πλάτους 1.9εκατοστών. Στο πείραμα αυτό η παροχή δίνετε από τον τύπο : Όπου : Q = μ * b *h * v2gh Q = η παροχή. Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο ύψος του φράγματος. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) Πρέπει να σημειωθεί ότι το πείραμα αυτό μπορεί να διεξήχθη με τη τοποθέτηση του φράγματος σε ένα από τους υπόλοιπους υποδοχείς του καναλιού χωρίς να παρατηρηθεί μεταβολή στα αποτελέσματα. 29

30 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Τοποθετούμε το φράγμα σε ένα από τους υποδοχείς του καναλιού (προτιμότερο να βρίσκετε σε κεντρική θέση). 2. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 3. Σηκώνουμε την πύλη εισόδου ώστε να μην εμποδίζει την είσοδο του νερού στο κανάλι. 4. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 5. Περιμένουμε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού ώστε να πάρουμε τις μετρήσεις. 6. Παρατηρούμε το επίπεδο της στάθμης του νερού στη κεφαλή του φράγματος και εκεί ακριβώς παίρνουμε τις μετρήσεις. 7. Βρίσκουμε την αλγεβρική διάφορα ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και του ύψους του φράγματος. 8. Από τον τύπο βρίσκουμε την παροχή του νερού μέσα στο κανάλι που είναι και το ζητούμενο. 9. Για να βρούμε την παροχή πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τον αριθμό που θα βρούμε με το 3600 ώστε να μετατραπούν σε παροχή ανά ώρα. 30

31 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 4 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 2 0,46 0,022 0,06 1,45 3 0,46 0,04 0,06 3,54 4 0,46 0,075 0,06 9,09 5 0,46 0,08 0,06 10,02 6 0,46 0,095 0, ,46 0,1 0,06 14,01 8 0,46 0,12 0,06 16,23 Γράφημα 4-αποτελέσματα πειράματος 4. Παρατηρούμε ότι : 1. Η παροχή αυξάνετε όσο η ταχύτητα του νερού αυξάνει. 2. Οι τιμές ώμος είναι μικρότερες σε σχέση με το πρώτο φράγμα εξαιτίας του σχήματος του φράγματος. 31

32 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 4 Εικόνα 17- φράγμα με πλάγιες διαπλατύνσεις. Εικόνα 18-φράγμα με πλάγιες διαπλατύνσεις-κίνηση νερού. 32

33 Εικόνα 19-φράγμα με πλάγιες διαπλατύνσεις σε μερική κάλυψη. Εικόνα 20-φραγμα με πλάγιες διαπλατύνσεις σε πλήρη κάλυψη. 33

34 ΠΕΙΡΑΜΑ 5ο 1. Στο πείραμα θα μελετήσουμε την παροχή στο κανάλι με φράγμα ορθογώνιου σχήματος πλευρών 13εκατοστών και 9.8εκατοστών το οποίο έχει επιμήκη άκρα τριγωνικού σχήματος. 2. Η παροχή δίνετε από τον τύπο : 4. Όπου: a. Q = η παροχή 3. Q = μ * h * (b + s h) * 2gh b. Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. c. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). d. H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο ύψος του φράγματος. e. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) f. S = είναι η τιμή μεταξύ της μισής διαφοράς των βάσεων του τραπεζίου και του ύψους του (0,25). g. Ακόμα θέλω να προσθέσω ότι βάση του σχήματος του το συγκεκριμένο εμπόδιο είναι το πιο κατάλληλο για φράγμα. h. Επίσης, το συγκεκριμένο φράγμα βάση του σχήματος του μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη προφύλαξη προς την διάβρωση των πρανών σε φυσικές συνθήκες. 34

35 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Τοποθετούμε το φράγμα σε ένα από τους υποδοχείς του καναλιού (προτιμότερο να βρίσκετε σε κεντρική θέση). 2. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 3. Σηκώνουμε την πύλη εισόδου ώστε να μην εμποδίζει την είσοδο του νερού στο κανάλι. 4. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 5. Περιμένουμε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού ώστε να πάρουμε τις μετρήσεις. 6. Παρατηρούμε το επίπεδο της στάθμης του νερού στη κεφαλή του φράγματος και εκεί ακριβώς παίρνουμε τις μετρήσεις. 7. Βρίσκουμε την αλγεβρική διάφορα ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και του ύψους του φράγματος. 8. Από τον τύπο βρίσκουμε την παροχή του νερού μέσα στο κανάλι που είναι και το ζητούμενο. 9. Για να βρούμε την παροχή πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τον αριθμό που θα βρούμε με το 3600 ώστε να μετατραπούν σε παροχή ανά ώρα. 35

36 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 5 ΣΚΑΛΑ μ h b s Q 2 0,46 0,02 0,07 0,25 1,56 3 0,46 0,04 0,08 0,25 5,31 4 0,46 0,062 0,1 0,25 13,14 5 0,46 0,079 0,1 0,25 19,6 6 0,46 0,087 0,1 0,25 23,04 7 0,46 0,093 0,1 0,25 25,77 8 0,46 0,1 0,1 0,25 29,14 Γράφημα 5-αποτελέσματα πειράματος 5. 36

37 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 5 Εικόνα 21-φράγμα με επιμήκη τριγωνικά μέρη. Εικόνα 22-φράγμα με επιμήκη τριγωνικά μέρη με μερική επικάλυψη. 37

38 Εικόνα 23- φράγμα με επιμήκη τριγωνικά μέρη με πλήρη επικάλυψη. Εικόνα 24-φράγμα με επιμήκη τριγωνικά μέρη με πλήρη επικάλυψη. 38

39 ΠΕΙΡΑΜΑ 6ο Για το πείραμα αυτό θα χρησιμοποιήσουμε ένα εμπόδιο ως φράγμα ορθογώνιο με έξοδο κοίτης τριγωνικής μορφής με γωνία στη κοίτη ίση με 60 μοίρες. Όπου: Η παροχή στο συγκεκριμένο πείραμα δίνετε από τον τύπο : Q = 8/15 * μ * 2g * tan β/2 * h 5/2 Q = η παροχή Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο ύψος του φράγματος. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) Β = η γωνία του φράγματος Αξιοσημείωτο, είναι ότι μόνο από το σχήμα του φράγματος περιμένουμε ότι το νερό θα βρίσκει μεγαλύτερη αντίσταση από τα προηγούμενα φράγματα το οποίο ως αποτέλεσμα του θα έχει την μείωση της ροής του. 39

40 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Τοποθετούμε το φράγμα σε ένα από τους υποδοχείς του καναλιού (προτιμότερο να βρίσκετε σε κεντρική θέση). 2. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 3. Σηκώνουμε την πύλη εισόδου ώστε να μην εμποδίζει την είσοδο του νερού στο κανάλι. 4. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 5. Περιμένουμε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού ώστε να πάρουμε τις μετρήσεις. 6. Παρατηρούμε το επίπεδο της στάθμης του νερού στη κεφαλή του φράγματος και εκεί ακριβώς παίρνουμε τις μετρήσεις. 7. Βρίσκουμε την αλγεβρική διάφορα ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και του ύψους του φράγματος. 8. Από τον τύπο βρίσκουμε την παροχή του νερού μέσα στο κανάλι που είναι και το ζητούμενο. 9. Για να βρούμε την παροχή πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τον αριθμό που θα βρούμε με το 3600 ώστε να μετατραπούν σε παροχή ανά ώρα. 40

41 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 6 ΣΚΑΛΑ μ h β Q 2 0,46 0,04 0,51 0, ,46 0,052 0,51 1,24 4 0,46 0,065 0,51 2,16 5 0,46 0,08 0,51 3,63 6 0,46 0,1 0,51 6,45 7 0,46 0,12 0,51 10,03 8 0,46 0,15 0,51 17,48 Γράφημα 6-αποτελέσματα πειράματος 6. 41

42 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 6 Εικόνα 25-φράγμα με κοίτη 60 μοιρών. Εικόνα 26-φράγμα με κοίτη 60 μοιρών. 42

43 Εικόνα 27-φράγμα με κοίτη 60 μοιρών σε πλήρη επικάλυψη. Εικόνα 28-φράγμα με κοίτη 60 μοιρών με πλήρη επικάλυψη. 43

44 ΠΕΙΡΑΜΑ 7ο Στο πείραμα αυτό θα μελετήσουμε την ταχύτητα παροχής με την χρήση ενός κρασπεδωτού φράγματος με μήκος 30εκατοστών και ύψος 15εκατοστών. Επίσης το συγκεκριμένο φράγμα υφίσταται τόξο κύλισης του νερού 50 μοιρών. Το φράγμα αυτό μπλοκάρει το νερό το οποίο για να το προσπεράσει πρέπει να διασχίσει πάνω σε αυτό απόσταση 30εκατοστών. Η παροχή δίνετε από τον τύπο : Q = μ * b *h * v2gh Όπου : Q = η παροχή Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο ύψος του φράγματος. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα). 44

45 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Τοποθετούμε το φράγμα σε ένα από τους υποδοχείς του καναλιού (προτιμότερο να βρίσκετε σε κεντρική θέση). 2. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 3. Σηκώνουμε την πύλη εισόδου ώστε να μην εμποδίζει την είσοδο του νερού στο κανάλι. 4. Από την βαλβίδα ταχύτητας μεταβάλουμε την ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι έτσι ώστε κάθε φορά να παίρνουμε μετρήσεις σε διαφορετική ταχύτητα. 5. Περιμένουμε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού ώστε να πάρουμε τις μετρήσεις. 6. Παρατηρούμε το επίπεδο της στάθμης του νερού στη κεφαλή του φράγματος και εκεί ακριβώς παίρνουμε τις μετρήσεις. 7. Βρίσκουμε την αλγεβρική διάφορα ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και του ύψους του φράγματος. 8. Από τον τύπο βρίσκουμε την παροχή του νερού μέσα στο κανάλι που είναι και το ζητούμενο. 9. Για να βρούμε την παροχή πρέπει να πολλαπλασιάσουμε τον αριθμό που θα βρούμε με το 3600 ώστε να μετατραπούν σε παροχή ανά ώρα. 45

46 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 7 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 2 0,385 0,012 0,1 0, ,385 0,038 0,1 4,57 4 0,385 0,05 0,1 6,9 5 0,385 0,062 0,1 9,53 6 0,385 0,085 0,1 15,23 7 0,385 0,09 0,1 16,67 8 0,385 0,11 0,1 22,52 Γράφημα 7-αποτελέσματα πειράματος 7. 46

47 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 7 Εικόνα 29-φράγμα με κρασπεδωτή κοίτη. Εικόνα 30-φράγμα με κρασπεδωτή κοίτη. 47

48 Εικόνα 31-φράγμα με κρασπεδωτή κοίτη σε μερική επικάλυψη. Εικόνα 32-φράγμα με κρασπεδωτή κοίτη σε πλήρη επικάλυψη. 48

49 ΠΕΙΡΑΜΑ 8ο Σε αυτό το πείραμα θα προσαρμόσουμε την ποσότητα παροχής του νερού από την πύλη εισόδου. Η πύλη θα ρυθμιστεί στα 12εκατοστά πάνω από τον πάτο του καναλιού. Οι μετρήσεις που θα πάρουμε θα είναι στο χαμηλότερο και στο ψηλότερο σημείο της στάθμης του νερού κατά την είσοδο του στο κανάλι και στο υψηλότερο σημείο που θα φτάσει κατά την ροή του σε αυτό. Οπότε η διαφορά για το h θα προκύψει από την αλγεβρική διαφορά αυτών των δύο. Ο ρυθμός ροής θα δίνετε από τον τύπο: Q = μ * b *h * v2gh Όπου : Q = η παροχή, Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο χαμηλότερο κατά την είσοδο του μέσα στο κανάλι. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) 49

50 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Μπλοκάρουμε την πύλη εισόδου στα 12εκατοστά πάνω από τον πάτο του καναλιού. 2. Σηκώνουμε την πύλη εξόδου κατά 30 με 40 μοίρες ώστε να μην έχουμε γρήγορη απορροή του νερού από το κανάλι. 3. Προσθέτουμε και ένα φράγμα στην τελευταία υποδοχή προς την πύλη εξόδου. 4. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 5. Από την βαλβίδα ρύθμισης της ταχύτητας του νερού τροποποιούμε την ροή στο κανάλι όπως επιθυμούμε. 6. Περιμένουμε ώστε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού στο κανάλι. 7. Μετράμε την διαφορά της χαμηλότερης τιμής του επιπέδου της επιφάνειας του νερού και της υψηλότερης τιμής του κατά την είσοδο του νερού στο κανάλι. 8. Προσδιορίζουμε τον ρυθμό της παροχής του νερού στο κανάλι με την χρήση του τύπου που αναφέρθηκε νωρίτερα. 50

51 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 8 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 1 0,385 0,005 0,1 0,22 2 0,385 0,03 0,1 3,21 3 0,385 0,04 0,1 4,94 4 0,385 0,048 0,1 6,49 5 0,385 0,053 0,1 7,53 6 0,385 0,08 0,1 13,96 7 0,385 0,1 0,1 19,51 8 0,385 0,125 0,1 27,27 9 0,385 0,145 0,1 34, ,385 0,16 0,1 39,49 Γράφημα 8-αποτελέσματα πειράματος 8. Παρατηρούμε ότι όσο αυξάνεται η ταχύτητα ροής του νερού τόσο αυξάνονται και οι διαφορές στο h που με την σειρά τους μεταβάλουν τον ρυθμό ροής στο κανάλι. 51

52 ΠΕΙΡΑΜΑ 9ο Σε αυτό το πείραμα θα προσαρμόσουμε την ποσότητα παροχής του νερού από την πύλη εισόδου. Η πύλη θα ρυθμιστεί στα 8εκατοστά πάνω από τον πάτο του καναλιού. Οι μετρήσεις που θα πάρουμε θα είναι στο χαμηλότερο και στο ψηλότερο σημείο της στάθμης του νερού κατά την είσοδο του στο κανάλι και στο υψηλότερο σημείο που θα φτάσει κατά την ροή του σε αυτό. Οπότε η διαφορά για το h θα προκύψει από την αλγεβρική διαφορά αυτών των δύο. Ο ρυθμός ροής θα δίνετε από τον τύπο : Όπου : Q = η παροχή. Q = μ * b *h * v2gh Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο χαμηλότερο κατά την είσοδο του μέσα στο κανάλι. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) 52

53 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Μπλοκάρουμε την πύλη εισόδου στα 8εκατοστά πάνω από τον πάτο του καναλιού. 2. Σηκώνουμε την πύλη εξόδου κατά 30 με 40 μοίρες ώστε να μην έχουμε γρήγορη απορροή του νερού από το κανάλι. 3. Προσθέτουμε και ένα φράγμα στην τελευταία υποδοχή προς την πύλη εξόδου. 4. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 5. Από την βαλβίδα ρύθμισης της ταχύτητας του νερού τροποποιούμε την ροή στο κανάλι όπως επιθυμούμε. 6. Περιμένουμε ώστε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού στο κανάλι. 7. Μετράμε την διαφορά της χαμηλότερης τιμής του επιπέδου της επιφάνειας του νερού και της υψηλότερης τιμής του κατά την είσοδο του νερού στο κανάλι. 8. Προσδιορίζουμε τον ρυθμό της παροχής του νερού στο κανάλι με την χρήση του τύπου που αναφέρθηκε πιο πάνω. 53

54 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 9 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 3 0,46 0,01 0,1 1,24 4 0,46 0,02 0,1 2,08 5 0,46 0,035 0,1 4,83 6 0,46 0,06 0,1 10,83 7 0,46 0,075 0,1 15,14 8 0,46 0,085 0,1 18,27 9 0,46 0,09 0,1 19,9 10 0,46 0,095 0,1 21,59 Γράφημα 9-αποτελέσματα πειράματος 9. 54

55 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ 8 ΚΑΙ 9 Εικόνα 33-μπλοκαρισμένη πύλη εισόδου και είσοδος του νερού στο κανάλι. 55

56 Εικόνα 34-παροχή νερού στο κανάλι με μπλοκαρισμένη πύλη. Εικόνα 35-πύλη εξόδου σε ανύψωση. 56

57 ΠΕΙΡΑΜΑ 10ο Σε αυτό το πείραμα θα προσαρμόσουμε την ποσότητα παροχής του νερού από την πύλη εισόδου. Η πύλη θα κλείσει τελείως με την ψευδαίσθηση δημιουργίας καταρράκτη. Οι μετρήσεις που θα πάρουμε θα είναι στο χαμηλότερο και στο ψηλότερο σημείο της στάθμης του νερού κατά την είσοδο του στο κανάλι και στο υψηλότερο σημείο που θα φτάσει κατά την ροή του σε αυτό. Οπότε η διαφορά για το h θα προκύψει από την αλγεβρική διαφορά αυτών των δύο. Ο ρυθμός ροής θα δίνετε από τον τύπο: Όπου: Q = η παροχή. Q = μ * b *h * 2gh Μ = ένας σταθερός συντελεστής που οφείλετε στην μορφή της ροής μέσα στο κανάλι. Οι τιμές που παίρνει είναι, 0,385-0,433-0,46-0,497-0,554. Β = το πλάτος του καναλιού (0.1). H = είναι η αλγεβρική διαφορά ανάμεσα στην επιφάνεια ροής του νερού στο μέγιστο σημείο και στο χαμηλότερο κατά την είσοδο του μέσα στο κανάλι. G = η αντίσταση της βαρύτητας (9.91 για τα συγκεκριμένα πειράματα) 57

58 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΔΙΕΞΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 1. Μπλοκάρουμε την πύλη εισόδου έτσι ώστε να μην περνάει καθόλου νερό. 2. Σηκώνουμε την πύλη εξόδου κατά 30 με 40 μοίρες ώστε να μην έχουμε γρήγορη απορροή του νερού από το κανάλι. 3. Προσθέτουμε και ένα φράγμα στην τελευταία υποδοχή προς την πύλη εξόδου. 4. Αυτό γίνετε ώστε να μην έχουμε γρήγορη απώλεια του νερού στο κανάλι και να είναι δυνατή η παροχή μετρήσεων. 5. Θέτουμε το κανάλι σε λειτουργία από τον πίνακα ελέγχου. 6. Από την βαλβίδα ρύθμισης της ταχύτητας του νερού τροποποιούμε την ροή στο κανάλι όπως επιθυμούμε. 7. Περιμένουμε ώστε να σταθεροποιηθεί η ροή του νερού στο κανάλι. 8. Μετράμε την διαφορά της χαμηλότερης τιμής του επιπέδου της επιφάνειας του νερού και της υψηλότερης τιμής του κατά την είσοδο του νερού στο κανάλι. 9. Προσδιορίζουμε τον ρυθμό της παροχής του νερού στο κανάλι με την χρήση του τύπου που αναφέρθηκε πιο πάνω. 58

59 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 10 ΣΚΑΛΑ μ h b Q 3 0,55 0,01 0,1 1,48 4 0,55 0,02 0,1 2,48 5 0,55 0,035 0,1 5, ,55 0,06 0,1 12,94 7 0,55 0,075 0,1 18,12 8 0,55 0,085 0,1 21,84 9 0,55 0,09 0,1 23, ,55 0,095 0,1 25,82 Γράφημα 10-αποτελέσματα πειράματος

60 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 10 Εικόνα 36-κουβάς παροχής σε διαδικασία γεμίσματος. Εικόνα 37-κουβάς παροχής πλήρης και αρχή δημιουργίας φαινομένου καταρράκτη. 60

61 Εικόνα 38-φαινόμενο καταρράκτη και παροχή μετρήσεων. 61

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η ολοκλήρωση των πειραμάτων στεφτεί με απόλυτη επιτυχία. Η επιτυχία αυτή μας δίνει την δυνατότητα να παρατηρήσουμε το σύνολο τω αποτελεσμάτων και βάση αυτών να βγάλουμε συμπεράσματα για την ροή, την ταχύτητα αλλά και για την παροχή του νερού όταν αυτό υπόκειται σε διαφορετικές αλλά ρυθμιζόμενες και σταθερές συνθήκες σε ένα κλειστό κύκλωμα όπως αυτό του καναλιού. Όσων αφορά την πρώτη σειρά (3,4,5,6 και 7) πειραμάτων που ήταν αυτά για την μελέτη της ροής και της παροχής με την εισαγωγή διαφορετικών φραγμάτων μέσα στο κανάλι τα συμπεράσματα είναι τα εξής: 1. Όσο αυξανόταν η ταχύτητα εισόδου του νερού στο κανάλι τόσο μεγαλύτερη ήταν η συνολική παροχή. 2. Ανάλογα με τη μορφή του φράγματος στην κοίτη ήταν διαφορετική η συνολική ταχύτητα του νερού όταν αυτό υπερνικούσε την αντίσταση του φράγματος. 3. Η μορφή της κοίτης του φράγματος επηρέαζε και την παροχή όπως παρατηρήσαμε. Φράγματα με πλατύτερη κοίτη παρουσίαζαν μεγαλύτερο ρυθμό παροχής νερού και μικρότερη πίεση σε σχέση με αυτά που η μορφή της κοίτης τους ήταν τριγωνικής μορφής η είχε πλάγιες διαπλατύνσεις. 4. Τέλος ως συμπέρασμα μπορούμε να προσθέσουμε και το ότι η παρουσία φυσαλίδων στους σωλήνες αλλά και στα λάστιχα του μανομέτρου ήταν υπεύθυνες για την διεξαγωγή αλλοιωμένων και λανθασμένων αποτελεσμάτων. 62

63 Όσων αφορά την δεύτερη σειρά πειραμάτων (8 και 9) που είναι αυτά στα οποία ρυθμίζουμε σε συγκεκριμένο σημείο την πύλη εισόδου από τον πάτο του καναλιού συμπεραίνουμε ότι: 1. Η παροχή ήταν μεγαλύτερη στο πείραμα 8 που η πύλη εισόδου είχε ρυθμιστεί στα 12εκατοστα σε σχέση με το πείραμα 9 που η πύλη ήταν ρυθμισμένη στα 8εκατοστά. 2. Η ταχύτητα εισόδου του νερού αλλά και το ύψος του νερού ήταν μεγαλύτερα στο πείραμα 8 από το πείραμα 9. Στο πρώτο πείραμα το οποίο ήταν αυτό που οι μετρήσεις πάρθηκαν χωρίς την εισαγωγή κάποιου φράγματος συμπεραίνουμε ότι η παροχή αυξάνεται όσο περισσότερο αυξάνεται η ταχύτητα εισαγωγής του νερού στο κανάλι. Όσων αφορά το δεύτερο πείραμα που ήταν αυτό που μελετήσαμε την δύναμη της τριβής σε σχέση με την κλίση που βάση της μεταβολή της στο κανάλι το συμπέρασμα είναι ότι όσο αυξάνεται η κλίση που βάζουμε στο κανάλι τόσο αυξάνεται το μέτρο που υφίσταται το μέγιστο της τριβής. Στο τελευταίο πείραμα μετρήσαμε την παροχή του καναλιού με την δημιουργία του φαινομένου του καταρράκτη και βασικό συμπέρασμα είναι οτι η παροχή αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας εισόδου του νερού στο κανάλι. 63

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7o ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. User s Manual of open surface tilting flow channel 2. Exercise guide of open surface tilting flow channel 3. Outline of theory on fluid motion in open surface flow channels 4. Έργα Ελέγχου Ορεινών Υδάτων εργαστήριο μέρος για το τμήμα Δασοπονίας και διαχείρισης φυσικού περιβάλλοντος του ΤΕΙ Καβάλας. Δ.Μυρωνίδης Έργα Ελέγχου Ορεινών Υδάτων θεωρητικό μέρος για το τμήμα Δασοπονίας και διαχείρισης φυσικού περιβάλλοντος του ΤΕΙ Καβάλας. Δ.Μυρωνίδης Εργαστηριακές Ασκήσεις Ορεινής Υδρογεωμορφολογίας για το τμήμα Δασοπονίας και διαχείρισης φυσικού περιβάλλοντος του ΤΕΙ Καβάλας. Δ.Μυρωνίδης Θεωρητικό Μέρος Ορεινής Υδρογεωμορφολογίας για το τμήμα Δασοπονίας και διαχείρισης φυσικού περιβάλλοντος του ΤΕΙ Καβάλας. Δ.Μυρωνίδης Υδροδυναμικά Έργα Φράγματα Χρήστος Τσόγκας, Ελισάβετ Τσόγκα 2 η Έκδοση. Εκδόσεις ΙΩΝ. 64