Wyznaczenie współczynnika filtracji

SPRAWOZDANIE nr 3 Wyznaczenie współczynnika filtracji- doświadczenie i prawo Darcy'ego 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest doświadczalne kreślenie współczynnika filtracji danej próbki gruntu. 2. Krótka charakterystyka ruchu filtracyjnego Terminem „przepływ filtracyjny” lub „filtracja” określamy ruch płynu w ośrodku  porowatym. Ośrodek porowaty składa się najczęściej z mniejszych lub większych ziarenek ciała  stałego. Są miedzy nimi wolne przestrzenie, tworzące system porów, którymi przepływa filtrujaćy  przez złoże płyn. Czasem mamy do czynienia z ośrodkami, które są złożone z materiału porowatego  np. pumeks.  Możemy mieć do czynienia z dwoma rodzajami przepływu cieczy w ośrodku porowatym.  Jeżeli przestrzeń porowa nie jest całkowicie „zalana” filtrującą cieczą, a częściowo wypełniona  gazem, jest to strefa aeracji. Gdy przestrzeń porowa jest całkowicie wypełniona cieczą, obszar ten  nazywa się strefą saturacji. Do podstawowych parametrów, charakteryzujących filtracyjne własności ośrodka należy  porowatość (stosunek całkowitej objętości kanalików w próbce ośrodka, do objętości całej próbki  tego ośrodka).  Jeżeli filtracja w ośrodku odbywa się jednakowo we wszystkich kierunkach to  mówimy, że jest to ośrodek izotropowy, w przeciwnym wypadku mamy do czynienia z ośrodkiem  anizotropowym. Kolejnym ważnym parametrem jest prędkość filtracji. Jest to wielkość  charakteryzująca wartość prędkości poruszania się płynu w ośrodku porowatym. Należy wspomnieć  o prędkości porowej, która opisuje średnią wartość rzeczywistej prędkości przepływu cieczy w  kanalikach. 3. Omówienie Prawa Darcy'ego Prawo Darcy'ego miało pierwotnie charakter empiryczny. Współcześnie Prawo Darcy'ego  traktowane jest jako szczególna postać równania zachowania pędu. Wynika z niego, że prędkość  filtracji jest liniową funkcją spadku hydraulicznego (stosunek różnicy ciśnień do dystansu, na  którym ta różnica występuje). vf=Q/F=K*Δh/Δl=K*I Współczynnik K nazywamy współczynnikiem filtracji (lub też współczynnikiem przewodności  hydraulicznej).  Jego wartość jest uzależniona od właściwości ośrodka porowatego i od włąściwości  cieczy, która filtruje. Wyznacza się go doświadczalnie lub przy użyciu uproszczonych wzorów  teoretycznych. Bardzo ważny jest rodzaj ruchu odbywający się w ośrodku porowatym. Tego z jakim rodzajem  ruchu mamy do czynienia, można się dowiedzieć, obliczając wartość liczby Reynoldsa dla ruchu  filtracyjnego: Re=(vf*de)/ν de- średnica efektywna ziaren ν- kinematyczny współczynnik lepkości Krytyczna liczba Reynoldsa, czyli taka przy której ruch zmienia się z laminarnego w turbulentny, 

(…)

… efektywna ziaren
ν- kinematyczny współczynnik lepkości
Krytyczna liczba Reynoldsa, czyli taka przy której ruch zmienia się z laminarnego w turbulentny,
wynosi w przybliżeniu 5. Jest to „górne ograniczenie” stosowalności Prawa Darcy'ego.
Ze względu na „dolne ograniczenie” stosowalności, związane z działaniem sił adhezji, ostatecznie
można uznać, że zakres stosowalności Prawa Darcy'ego obejmuje przedział…
... zobacz całą notatkę