บทปฏิบัติการที่ 6 การไหลสม่ำเสมอในทางน้ำเปิด (Open Channel Flow) + คลิป
0 likes909 views
เอกสารนี้เกี่ยวกับการศึกษาการไหลสม่าเสมอในช่องทางเปิด โดยมีการทดลองเพื่อหาความเร็วเฉลี่ยและการวัดค่าความต้านทานการไหลผ่านสูตรต่างๆ เช่น เชซซี่และแมนนิ่ง การตั้งค่าการทดลองรวมถึงอุปกรณ์ แผนการทดลอง และการวิเคราะห์ผลเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องกับการไหลในช่องทางเปิด.
บทปฏิบัติการที่ 6 การไหลสม่ำเสมอในทางน้ำเปิด (Open Channel Flow) + คลิป
- 2. การไหลสม่าเสมอในทางน่าเปิด (Open Channel Flow) บทปฏิบัติการที 6 ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 1. วัตถุประสงค์ การทดลองเพื่อศึกษาลักษณะการไหลสม่่าเสมอของน่าในทางน่าเปิด ความเร็วเฉลี่ยของน่าและทิศทางการไหล ของน่าในทางน่าเปิด ตลอดจนทราบถึงการหาค่าความต้านทานการไหลของน่าในทางน่าเปิดซึ่งอยู่ในเทอมของค่า เชซซี (Chezy’C) และค่าสัมประสิทธิ์ของแมนนิ่ง (Manning’n) 2. อุปกรณ์และเครืองมือ 1 ช่องทางน่าพลาสติกใส่รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดยาว 5 เมตร พืนที่หน้าตัดคงที่ ซึ่งสามารถปรับความ ลาดชันของพืนทางน่าได้ 2 ฝายควบคุมการไหลที่ท้ายน่า 3 เครื่องสูบน่า ซึ่งสามารถส่งน่าให้ได้สม่่าเสมอ 4 ประตูควบคุมปริมาณน่าก่อนเข้าและเกจความลึก
- 3. กลศาสตร์ของไหล (Fluid Mechanics) ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา SCAN ME สแกน QR Code เพื่อดูคลิปสอนใน Youtube
- 4. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา
- 5. เกจวัดความลึก 0 1 2 3 4 5 ทิศทางการไหล ช่องน่าปรับความลาดชันได้ ฝายควบคุม ลูกน่าช่างไม้ ถังน่า ตราชั่ง น่าหนักแบ่งไว้ 15 กก. ( หนักจริง 5 กก. ) ประตูควบคุม สูบ น่า ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา
- 6. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 3. ทฤษฎีทัวไป ของเหลวที่ไหลในทางน่าเปิดส่วนใหญ่จะปรากฏผิวสัมผัสกับอากาศ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการไหลที่เป็น ประยุกต์ทางด้านวิศวกรรม เช่น การไหลของน่าในคลองธรรมชาติ ในท่อระบายน่าทางด้านชลประทาน ซึ่งการ ไหลของน่าดังกล่าว เกิดเนื่องมาจากแรงดึงดูดหรือเนื่องมาจากน่าหนักของน่าเอง โดยค่าจ่ากัดความเกี่ยวกับ รูปร่างหน้าตัดของคลองตามรูป 4 ดังนี เมื่อ A คือ พืนที่หน้าตัดของคลองที่มีน่าไหล, เมตร B คือ ความกว้างบนของคลอง, เมตร Y คือ ความลึกของคลอง, เมตร P คือ ความยาวของพืนคลองตามขวางซึ่งเป็นขอบเปียก, เมตร R คือ รัศมีไฮดรอลิค (Hydraulic Radius) = A/P, เมตร
- 7. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 1 สูตรของเชซซี (Chezy Formula) พิจารณาการไหลของน่าผ่านคลองรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าตามรูป v = C RS0 สมการนีเรียกว่าสมการของเชชซี (Chezy equation) เมื่อ v คือ ความเร็วเฉลี่ย = Q/A, เมตร/วินาที C = 2g/f คือ สัมประสิทธิ์ของเชซซี (Chezy’s Coefficient) R คือ รัศมีไฮดรอลิค (Hydraulic Radius), เมตร So คือ ความลาดที่พืนที่คลองหรือผิวน่า
- 8. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 2 สูตรของแมนนิง (Manning Formula) ในปี ค.ศ. 1889 โรเบิร์ต แมนนิ่ง (Robert Manning) วิศวกรชาวไฮริชได้หาสมการแสดงค่าความเร็วของน่าใน คลองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน v = 1 ∕ n R2/3S1/2 เมื่อ n คือ ค่าสัมประสิทธิ์ของแมนนิ่ง (Manning’s Coefficient) R คือ รัศมีไฮดรอลิค (Hydraulic Radius), เมตร S คือ ความลาดของเส้นพลังงานทังหมด เมื่อเปรียบเทียบสมการ จะได้ C = R1/6/n ค่า Manning’n ขึนอยู่กับความลาดชันของพืนคลอง การวางแนว คลองดังแสดงในรูป เนื่องจาก V มีค่าน้อยที่พืนที่ราบน่าท่วม (Flood Plain) ท่าให้ค่า n มีค่ามากขึนในขณะที่ในส่วนที่เป็นล่าน่า มีค่า n น้อยลงเนื่องจากความเร็วเพิ่มขึน Q = Q1+ Q2+ Q3
- 9. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 4. ขันตอนในการทดสอบ 1 วัดความกว้างของช่องทางน่า ตรวจสอบความลึกของช่องทางน่าจากเกจวัดความลึกว่าในต่าแหน่ง ต่างๆ กันตลอดความยาวของคลอง ควรจะได้ค่าความลึกเท่ากัน แสดงว่าแนวปากทางน่าขนานกับพืน 2 ปรับความลาดชันของทางน่าให้ท้ายน่าต่่ากว่าเหนือน่าและให้การไหลเป็นต่่ากว่าวิกฤต (Subcritical) และวัดระยะห่างของไม้บรรทัดแต่ละอันที่ติดอยู่ จ่านวน 6 จุด 3 เปิดสวิตซ์สูบน่าให้น่าไหลผ่านทางน่า โดยเปิดประตูน่าให้สุด ไม่มีการควบคุมระดับน่าตรงท้ายน่า 4 การอ่านค่าของระดับน่าตลอดทางน่า โดยการอ่านค่าจากไม้บรรทัดที่ติดอยู่และบันทึกผล ท่าการวัด อัตราการไหล โดยการจับเวลาและอ่านค่าปริมาตรน่าที่อ่านได้จากมิเตอร์ สมการการค่านวณได้ดังนี 𝑄 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚3) 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑇𝑖𝑚𝑒 (𝑠) 5 ท่าการทดลองซ่าตังแต่ข้อที่ 5.3 ถึง 5.4 โดยการปรับอัตราการไหลของน่า ผ่านทางการปรับวาล์วน่า จ่านวน 3 ครัง ในแต่ละความลาดเอียงของท้องน่า จะต้องท่าการปรับความลาดเอียงของท้องน่าที่ ระดับ 0.50, 1.00, 1.50 และ 2.00 % ท่าการทดลองตังแต่ข้อที่ 2 ถึง 4
- 10. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 5. ตารางผลการทดลอง ตาราง 1 ระยะจุดที่วัดตลอดความยาวของคลอง
- 11. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 5. ตารางผลการทดลอง ตาราง 2 ผลการวัดการไหลแบบสม่่าเสมอที่ระดับความลาดชันของท้องน่า 0.50, 1.00, 1.50, 2.00
- 12. ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา 6. วิเคราะห์ผลการทดลอง 1 ค่านวณหาความเร็วของการไหลในทางน่าเปิด 2 ท่าการพล็อตกราฟระหว่างค่าความเร็วกับค่า (RSo)1/2 ที่ได้จากการทดลองและกราฟระหว่างค่า ความเร็วกับค่า R2/3S0 1/2 เพื่อวิเคราะห์หา Slope ของแต่ละกราฟซึ่งก็คือค่าสัมประสิทธิ์ของเชซซี (Chezy’s Coefficient) และค่าสัมประสิทธิ์ของแมนนิ่ง (Manning’s Coefficient) ของทางน่าเปิด ตามล่าดับ
- 13. กลศาสตร์ของไหล (Fluid Mechanics) ธนสิทธิ์ พรหมพิงค์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา SCAN ME สแกน QR Code เพื่อดูคลิปสอนใน Youtube