ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
Лабораторная работа № 1
Цель работы.
Целью настоящей работы является освоение студентом способов измерения гидростатического давления.
При подготовке к работе, в процессе выполнения работы и при обработке результатов опытов студент должен:
- ознакомиться с различными приборами для измерения давления;
- определить давление под крышкой бака по показаниям пьезометра и батарейного мановакуумметра сравнить их с показаниями механического прибора.
Порядок проведения опытов по измерению гидростатических давлений и обработка полученных результатов
Режим избыточного давления (опыт № 1)
3.2.1 Записать показания Н0 пьезометра П1, соответствующие уровню свободной поверхности жидкости в баке при атмосферном давлении;
3.2.2 С помощью насоса – компрессора установить в баке режим избыточного давления. Для этого необходимо проделать следующие операции:
1 Закрыть краны В8 и В9, отсекая мановакуумметр П2 от бака (кран В5 при этом открыт; смотри рисунок 2.1);
2 Закрыть краны В3, В4 и В6 открыть краны В1, В2 и В7;
3 Включить тумблер в «Сеть»;
4 Нажать кнопку «Пуск» и установить по показаниям пьезометра П1 необходимое давление;
5 Отпустить кнопку «Пуск» и перекрыть краны В1 и В2.
Не допускать, чтобы рабочая жидкость под действием избыточного давления выплеснулась через открытый конец П1. Учитывая инерционность жидкости и медленное заполнение ею пьезометра, необходимо периодически отпускать кнопку «Пуск», дожидаясь стабилизации уровня жидкости в П1.
3.2.3 Зафиксировать показания Н1 пьезометра П1, показания батарейного манометра П3 и показания механического прибора МН1; записать эти показания в таблицу 3.1 и таблицу 3.2.
Таблица 3.1 - Показания пьезометра П1 и механического прибора МН1
Жидкость: _______________________; плотность ρ1= ___________________.
№ опыта
| Режим
| Показания пьезометра
П1
| Давление
| Н0
| Н1
| ∆Н
| атмос-ферное
| под крышкой бака рб
| Ед. изм.
| | | | расчетное
по П1
| по мех. прибору
| абсолют-ное
|
| РБабс Ратм
| | | | | | | | | |
| РБабс Ратм
| | | | | | | |
Таблица 3.2 Показания батарейного мановакуумметра и механического прибора
Жидкость: ____________________; плотность ρ3 = ______________кг/м3
№ опыта
| Режим
| Уровень
жидкости
в трубках
| № колена пьезометров ПЗ
| Давление
под крышкой бака РБм (В)
| Рас-
четное
| По МВ 1
| мм
|
|
|
|
|
|
|
| КПа
| атм
|
| РБабс Ратм
|
| до
| | | | | | | | | | по-
сле
| | | | | | | |
| до
| | | | | | | | кПа
| по-сле
| | | | | | | | |
| | | | | | | |
| |
| РБабс Ратм
|
| до
| | | | | | | | | | по-сле
| | | | | | | |
| до
| | | | | | | | по-
сле
| | | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | | При использовании батарейного мановакуумметра возникает следующая сложность: уровни жидкости в левых и правых трубках колен не уравновешиваются, образуя некий перепад ( положительный или отрицательный). Это обусловлено возникновением вакуума или избыточного давления в пространстве между коленами. Так как перед установлением режима давление над свободной поверхностью в левой трубке крайнего левого колена и в правой трубке крайнего правого колена атмосферное, то суммарный перепад во всех коленах равен нулю. Поэтому расчет давления может производиться с учетом возникающих перепадов ( формула3.1), либо без учета (формула3.2). Результат в обоих случаях будет одним и тем же. Это и подтверждает проделанный опыт (смотри таблицу 3.2).
(3.1)
(3.2)
3.2.4 Сбросить избыточное давление в баке, для чего открыть краны В1 – В4.
3.2.5 Записать по показаниям барометра атмосферное давление, а также плотности используемых жидкостей.
Режим вакуумметрического давления (опыт № 2)
3.2.6 Записать показания Н0 пьезометра П1, соответствующие уровню свободной поверхности жидкости в баке при атмосферном давлении;
3.2.7 С помощью насоса – компрессора установить в баке режим вакуумметрического давления. Для этого необходимо:
1. Закрыть краны В8 и В9, отсекая мановакуумметр П2 от бака (кран В5 при этом открыт);
2 Закрыть краны В1, В2, В7, открыть краны В3, В4 и В6;
3 Включить тумблер «Сеть»;
4 Нажать кнопку «Пуск» и установить по показаниям пьезометра П1 нужное давление;
Необходимо следить, чтобы жидкость под действием вакуумметрического давления не опускалась до нижнего края пьезометра П1;
5 Отпустить кнопку «Пуск» и перекрыть краны В3 и В4;
7 Зафиксировать показания Н1 пьезометра П1, показания батарейного манометра П3 и показания механического прибора МН1; записать эти показания в таблицу 3.1 и таблицу 3.2.
8 Сбросить избыточное давление в баке, для чего открыть краны В1 – В4.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕИЗВЕСТНОЙ ЖИДКОСТИ
Лабораторная работа № 2
4.1 Цель работы – приобретение навыков определения плотности неизвестной жидкости по показаниям жидкостных и механических приборов.
4.2 Порядок выполнения работы одновременно с лабораторной работой № 1.
Необходимо выполнить следующее:
1 Сбросить давление под крышкой бака до атмосферного;
2 Открыть кран В9 (кран В8 также должен быть открыт);
3 Записать показания Н0 пьезометра П1, соответствующие уровню свободной поверхности жидкости в баке при атмосферном давлении;
4 С помощью насоса – компрессора установить в баке режим избыточного давления. Для этого необходимо проделать следующие операции:
а) Закрыть краны В8 и В9, отсекая мановакуумметр П2 от бака (кран В5 при этом открыт; смотри рисунок 2.1);
б) Закрыть краны В3, В4 и В6 открыть краны В1, В2 и В7;
в) Включить тумблер в «Сеть»;
г) Нажать кнопку «Пуск» и установить по показаниям пьезометра П1 необходимое давление;
д) Отпустить кнопку «Пуск» и перекрыть краны В1 и В2.
Не допускать, чтобы рабочая жидкость под действием избыточного давления выплеснулась через открытый конец П1. Учитывая инерционность жидкости и медленное заполнение ею пьезометра, необходимо периодически отпускать кнопку «Пуск», дожидаясь стабилизации уровня жидкости в П1.
Кран В9 должен быть открыт!!!; при этом необходимо следить, чтобы испытуемая жидкость не доходила до высшей точки левого колена П2.
Необходимо также контролировать положение рабочей жидкости в левом канале пьезометра П1 в соответствии с поз. 5 п.п. 3.2.2, так как испытуемая жидкость может иметь плотность большую, чем плотность рабочей жидкости.
5 Зафиксировать показания Н1 пьезометра П1, показания батарейного манометра П3 и показания механического прибора МН1; записать эти показания в таблицу 3.1 и таблицу 3.2.
6 Зафиксировать показания h1, h2 U – образного мановакуумметра П2 и занести их в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Показания U – образного мановакуумметра и механических приборов
№ опыта
| Режим
| Показания мановакуумметра П2
| Расчетное давление под крышкой бака
| Показания механических приборов
| Плотность
жидкости
ρж
| h1
| h2
| h3
| из табл. 1
| из табл. 2
| МН1
| МН2
|
| Ед. измер.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| РБабс Ратм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| РБабс Ратм
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3 Порядок выполнения работы по плотности жидкости с использованием механических приборов.
Конструкция пьезометрического щита 4 и пьезометров П1 и П2 такова (смотри рисунок 2.1), что при возможных реализуемых режимах (манометрическом и вакуумметрическом) перепад ∆ h в пьезометре П2 всегда меньше перепада ∆ Н в пьезометре П1 (если только плотность неизвестной жидкости не окажется много меньшей, чем плотность рабочей жидкости). Для расширения диапазона рабочих давлений до предусмотренных конструкций пьезометра П1 с одновременным определением плотности неизвестной жидкости предусмотрена возможность «поднапоривания» левой трубки U – образного мановакуумметра П2 с измерением давления в этой трубке с помощью механического прибора – манометра МН2. Для выполнения работы необходимо:
1 Открыть кран В9; закрыть кран В8;
2 Установить необходимый режим, соблюдая особые меры предосторожности при выполнении п.п. 3.2.2 и 3.2.7 п 3.2;
3 Записать показания мановакуумметра П2 и показания механического прибора МН2 в таблице 4.1.
4.4 Обработка результатов экспериментов в лабораторных работах №1, 2.
1 Составить расчетные формулы для определения манометрического Рм, вакуумметрического Рв и абсолютного давлений Рабс под крышкой бака по показаниям пьезометра П1 и батарейного мановакуумметра П3 для двух режимов.
2 Рассчитать значения Рм, Рв, Рабс по показаниям жидкостных приборов;
3 Сравнить рассчитанные значения с показаниями механического прибора.
4 Рассчитать плотность неизвестной жидкости по показаниям жидкостных приборов (при открытом кране В8) или по показаниям манометра МН2 (при закрытом кране В8):
,
где
| ∆hм(в)
| -
| показания жидкостного мановакуумметра;
|
| Рм(в)
| -
| давление, рассчитанное по показанием жидкостных приборов (при открытом кране В8);
|
В случае работы при закрытом кране В8 это давление определяется разностью давления по показаниям РU механического прибора МН2 и давления в баке РБ, определяемого либо по показаниям механического прибора МН1:
Оценить абсолютную и относительную погрешности измерения давлений, рассчитанных по показаниям пьезометра П1, возникающей из-за неучета опускания (подъема) уровня рабочей жидкости в баке.
Изменение уровня в баке может быть оценено из уравнения баланса объемов жидкости в баке и в пьезометре:
где
| ∆WБ
| -
| уменьшение (увеличение) объема жидкости в баке;
|
| ∆WП
| -
| увеличение (уменьшение) объема жидкости в пьезометре;
|
| SБ
| -
| площадь сечения бака;
|
| ∆L
| -
| величина опускания (подъема) уровня;
|
| d
| -
| внутренний диаметр трубки пьезометра П1;
|
| ∆Н
| -
| подъем (опускание) уровня жидкости в пьезметре.
|
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ НА ПЛОСКИЕ СТЕНКИ
Лабораторная работа № 3
5.1 Цель работы:
- демонстрация закона Паскаля;
- приобретение навыков определение силы избыточного давления на плоские горизонтальную и вертикальную стенки.
5.2 Порядок выполнения
Работа может быть совмещена с выполнением работы № 1.
1 Установить под крышкой бака атмосферное давление;
2 Записать начальное положение указателей на шкалах для горизонтальной и вертикальной стенок;
3 Выполнить п.п. 1-4 п.3.2, создав под крышкой избыточное давление;
4 Записать положение указателей на шкалах сильфонов;
5 Повторить опыты для вакуумметрического давления под крышкой. *1)
*1) Лабораторная работа № 3 может быть выполнена без проведения работы № 1. В этом случае расчетные значения дополнительной силы давления на стенку определяется по показаниям механического прибора В.
5.3 Обработка полученных результатов опытов
1 Определить по величине перемещения стенки и градуировочной характеристики сильфона по формуле (1.14) дополнительные усилия на стенки;
2 Рассчитать по показаниям жидкостных приборов и по формуле (1.15) приращение усилий на стенки;
3 Результаты занести в таблицу 5.1
Таблица 5.1 Измерение сил давления с помощью сильфонного динамометра
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|