detta laboratorium har två tester för att hitta permeabilitetskoefficienten: det konstanta huvudpermeabilitetstestet och det fallande huvudpermeabilitetstestet.
konstant Huvudpermeabilitetstest
- varför görs detta test?
- hur är det här testet inställt?
- Hur utförs experimentet?
- resultat av vårt konstanta huvudtest
- definitioner
Fallhuvudpermeabilitetstest
- varför görs detta test?
- hur är det här testet inställt?
- Hur utförs experimentet?
- resultat av vårt fallhuvudtest
- definitioner
konstant Permeabilitetstest
varför görs detta test?
detta test används för att bestämma permeabilitetskoefficienten för en jord. Detta är viktigt för att undersöka föroreningarnas rörelse genom jord eller när man karakteriserar flödesnät.
hur är det här testet inställt?
en jord som har lufttorkats blandas med vatten för god komprimering när den tillsätts till permeabilitetsanordningen. En porös sten placeras längst ner i flödeskammaren. Sedan komprimeras jorden i lager i enheten. En annan porös sten placeras ovanpå jorden med en fjäder placerad mellan stenen och locket på enheten. Våren ger extra komprimering för jorden. För att avlägsna all luft och tomrum från jorden i kammaren hakades ett rör upp från utflödesmunstycket till vattenkranen. Inflödesmunstycket hade ett rör placerat på änden av det som leder till diskbänken. Vatten spolades sedan genom systemet bakåt med luftmunstycket också öppet. Efter några minuter stängdes luftmunstycket. Vatten spolades kontinuerligt genom systemet för att reglera temperaturen och för att komprimera jorden så mycket som möjligt. Efter att ha bestämt att alla tomrum har tagits bort från jorden är vi nu redo att börja testet.
i detta test är en kon ansluten till ett rör som leder till inflödesmunstycket. Ett annat rör som är anslutet till vattenkranen gör att vatten kan rinna in i röret. För att starta testet måste en konstant mängd vatten alltid vara i konen. Vatten lämnar systemet genom ett utflödesmunstycke längst ner i flödeskammaren. Munstycket är ansluten till ett rör som används för att samla vatten i en graderad cylinder.
Hur utförs experimentet?
testet med konstant huvud utförs genom att först rinnande vatten genom systemet med konstant hastighet. För att bestämma detta kan man undersöka vattennivån i konen. Om det alltid är på samma nivå är flödet genom systemet konstant. Nu samlade vi 100 mL vatten i en graderad cylinder från utflödesmunstycket. Vi mätte den tid som krävs för att samla in 100 mL och registrerade detta i vårt datablad. Vi registrerade vattnets temperatur medan den var i den graderade cylindern. Det var också nödvändigt att mäta det vertikala avståndet från vattennivån i konen till utflödesmunstycket. Detta värde, h i vår datasektion, registrerades också och beaktades i vår beräkning av jordens permeabilitetskoefficient. Testet utfördes fyra gånger totalt. Endast en beräkning utfördes för detta test, så medelvärdet av tid som krävs för att samla 100 mL användes i denna beräkning såväl som medeltemperaturen.
resultat av vårt konstanta huvudtest
Flödeskammarens Diameter = 6.327 cm
tvärsnittsarea för Flödeskammaren = A = 30.55 cm2
Flödeskammarens höjd = l = 430.76 cm
Total huvudskillnad = h = 49.5 cm
| Test nr. | tid t, (s) |
flöde Q, (cm3 ) |
temperatur ( oC ) |
| 1 | 90.23 | 100 | 26.5 |
| 2 | 110.48 | 100 | 25 |
| 3 | 117.20 | 100 | 25 |
| 4 | 122.70 | 100 | 25 |
| Average | 110.15 | 100 | 25.38 |
kT = QL = (100 cm3)(430.76 cm) = 0.008465 cm/s
Aht (30.55 cm2)(49.5 cm)(110.15 s)
a = ht = 0.009019 = 0.8971
h20 0.01005
k20 = akt = (0.8971)(0.0008465 cm/s) = 0.007594 cm/s
definitioner
permeabilitetskoefficienten för en jord beskriver hur lätt en vätska kommer att röra sig genom en jord. Det är också allmänt kallas den hydrauliska ledningsförmågan hos en jord. Denna faktor kan påverkas av viskositeten eller tjockleken(fluiditet) hos en vätska och dess densitet. Antalet kan också påverkas av tomrum storlek, eller region av icke-jord, tomrum kontinuitet, och jordpartikel form och ytjämnhet. Det är en viktig faktor vid bestämning av den hastighet med vilken en vätska faktiskt kommer att strömma genom en viss typ av jord.
ett flödesnät är en grafisk metod genom vilken man kan karakterisera flödet av en vätska genom en jord. När man utför beräkningarna i samband med ett flödesnät är det viktigt att känna till permeabilitetskoefficienten eller hydraulisk gradient för en jord.
i detta laboratorium definieras den totala huvudskillnaden som avståndet från konens punkt där vatten först kommer in i systemet och är vid stadigt flöde till den punkt där vattnet lämnar systemet genom ett flödesrör och samlas i en graderad cylinder.
värdet kT är permeabilitetskoefficienten för testvätskans medeltemperatur. Alla permeabilitetskoefficienter normaliseras till 20 oC eftersom viskositeten hos en vätska beror på temperaturen vid vilken den är. Som tidigare nämnts kommer viskositeten hos en vätska att påverka dess förmåga att strömma genom en jord.
en porös sten används för att låta vatten flöda fritt genom flödeskammaren. Stenens porösa natur påverkar inte flödet av vattnet genom jordprovet eller ut ur kammaren. Stenen förhindrar dock att jord tvättas bort med vattnet. Detta skulle påverka giltigheten av resultaten från laboratoriesessionen.
ett tomrum är en volym utrymme som tas upp av luft eller vatten i marken.
en pipet är en glascylinder med graderade markeringar på utsidan av glaset. Pipettens övre ände är öppen medan pipettens botten är ett munstycke som i fallet med vårt experiment är anslutet till ett rör som är anslutet till permeabilitetsanordningen. Munstycket tillåter en att släppa en känd volym vätska från pipetten.
en graderad cylinder är ett glasrör som är öppet i slutet och stängt i andra änden. Det används för att mäta volymen av en vätska.
