Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ Цель лабораторной работы заключается в определении цены деления стрелочного манометра в атмосферах и Па, учиты- вая, что манометр имеет сто элементарным делений, а также в определении плотности второй жидкости, считая, что в левом дифференциальном пьезометре находится вода.1.1. Гидростатическое давление и способы его измерения
Гидростатика изучает законы равновесия жидкости и вза- имодействие покоящейся жидкости с твердыми телами. Гидро- статическим давлением называют нормальное сжимающее напряжение в неподвижной жидкости, то есть силу, действую- щую на единицу площади поверхности. За единицу измерения давления в международной системе принят паскаль (Па = Н/м2). До сих пор часто используются техническая (ат) и физическая (атм) атмосферы, миллиметры ртутного и метры водяного столба: 1 ат = 1 кгс/см2 = 98100 Па = 10 м вод. ст. = 735 мм рт. ст., 1 атм = 101325 Па = = 760мм рт ст. Различают абсолютное, атмосферное, манометрическое и вакуумметрическое давления. Абсолютное (полное) давление Р отсчитывается от абсолютного нуля (вакуума). Атмосферное давление Ра создается силой тяжести воздуха атмосферы и при- нимается в обычных условиях равным 101325 Па или 760 мм рт ст. Избыток давления над атмосферным называют манометрическим (избыточным) давлением Рм = Ризб = Р – Ра, а недостаток до атмо- сферного давления – вакуумметрическим давлением Рв = Ра – Р. Абсолютное давление в любой точке покоящейся жидко- сти определяется по основному уравнению гидростатики Р (1.1) где Р0 – абсолютное давление на свободной поверхности жидкости; ρ – плотность жидкости, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; h – глубина погружения точки под свободной поверхностью, м. Приборы для измерения атмосферного давления назвали баро- метрами, манометрического – манометрами, вакуума – вакуумметрами. Наиболее распространены стрелочные манометры мембранного и сильфонного типов. Другим, не менее распространённым прибором для измерения избыточного давления, является жидкостной манометр (пьезометр), представляющий собой стеклянную вертикальную трубку, одним концом присоединённую к ёмкости с жидкостью. Другой конец этой трубки соединён с атмосферой. Пьезометр даёт показание избы- точного давления, выраженного в метрах столба жидкости, заполняю- щей пьезометр. Из уравнения (1.1) высота жидкости в пьезометре h (1.2) ρg Для измерения давления, равного одной технической ат- мосфере (98100 Па), потребуется пьезометр с высотой трубки, заполненной водой: h (1.3) Для определения разности давлений в двух произвольно взятых точках применяют жидкостный дифференциальный (раз- ностный) манометр, который представляет собой U-образную вертикальную трубку, заполненную жидкостью (чаще всего во- дой или ртутью). Жидкостный дифманометр дает показания раз- ности (перепада) давлений, выраженной в метрах столба налитой в нею жидкости.1.2. Экспериментальная установка
для измерения гидростатического давления Схема установки представлена на рис. 1. Рис. 1. Схема экспериментальной установки для измерения давления С помощью насоса 1 в ограниченном объёме 2 создаётся соответствующее давление, которое фиксируется манометром 3, а также двумя дифференциальными пьезометрами 4, заполнен- ными левый – водой, правый жидкостью неизвестной плотности. По манометру 3 устанавливают давление, далее снимают показания дифференциальных пьезометров и, подставляя эти значения в уравнение (1.3), рассчитывают цену деления мано- метра 3 и плотность жидкости в правом пьезометре.1.3. Порядок проведения работы
Для начала работы воздушного насоса достаточно нажать кнопку «Пуск» или клавишу «р«, остановить его можно в любой момент кнопкой «Стоп» или клавишей «s«. Замеры высот столби- ков жидкостей в дифференциальных пьезометрах проводятся при помощи горизонтальной линии плоскости АВ и измерительной линейки. И плоскость, и линейка перемещаются по экрану с по- мощью левой кнопки мыши, кроме того, линейка может переме- щаться клавишами со стрелками, расположенными на клавиатуре. Следует обратить внимание на размерность делений изме- рительной линейки – 2 м, это означает, что общая длина её со- ставляет 6 2 = 12 м. В процессе работы, для повышения точности отсчёта по- казаний линейки й стрелки манометра можно увеличивать мас- штаб экрана и перемещать его содержимое при помощи левой кнопки мыши, для этого на любом месте экрана правой кнопкой мыши следует вызвать соответствующее меню и выбрать пункт «Zoom in». Вернуться в обычный режим можно, снова вызвав то же меню и выбрав пункт «Show Аll». Для повышения точности расчетов опыт следует повторять не менее трёх раз и определять среднее значение цены деления и плотности. Приводить работу в исходное состояние нужно при по- мощи кнопки «сброс». Результаты расчетов заносятся в табл. 1. Таблица1 Обработка результатов измерений гидростатического давления| Физическая № опыта величина, единицы измерения | 1 | 2 | 3 |
| Показания стрелочного манометра, zM, коли- чество делений | |||
| Показания левого пьезометра, zпл, количество делений | |||
| Показания левого пьезометра, hпл, м lпл = zпл×0,2 | |||
| Показания правого пьезометра, zпп, количе- ство делений | |||
| Показания правого пьезометра, hпп, м lпл = zпп×0,2 | |||
| Измеряемое манометрическое давление РМ, Па Рм = ρв×g×hпл = 9810× hпл | |||
| Плотность жидкости в правом пьезометре, ρ, кг/м3 ρ = Рм/(g×hпп) = РМ/(9,81×hпп) | |||
| Цена деления стрелочного манометра, рмд, Па рмд = Рм/zм | |||
| Средняя плотность жидкости в правом пьезо- метре, ρсред, кг/м3 ρсред = (ρ1 + ρ2 + ρ3)/3 | |||
| Физическая № опыта величина, единицы измерения | 1 | 2 | 3 |
| Средняя цена деления стрелочного маномет- ра, рмд, сред, Па Рмд, сред = (рмд1 + рмд2 + рмд)/3 | |||
| Абсолютная ошибка измерения плотности жидкости в правом пьезометре, Δρ, кг/м3 Δρ = │ ρi – ρ сред│ | |||
| Абсолютная ошибка определения цены деле- ния стрелочного манометра, ΔрМД, Па Δрмд = │рмд i – рмд сред│ | |||
| Относительная ошибка измерения плотности жидкости в правом пьезометре, Δρ, отн, % Δρ, отн = (Δρmax/ρсред)100% | |||
| Относительная ошибка определения цены деления стрелочного манометра, Δрмд, отн, % Δрмд, отн = (Δрмд, max/рмд, сред)100% | |||
1.4. Вопросы для контроля знаний
- Дайте определение гидростатического давления.
- В каких единицах измеряется давление?
- Как соотносятся между собой единицы для измерения давления?
- Поясните термины «абсолютное давление», «вакуумметрическое давление», «манометрическое давление», «избыточное давление».
- Какое соотношение называют основным уравнением гидростатики?
- Дайте характеристику основным приборам для измерения давления.
О сайте
Ссылка на первоисточник:
https://kbsu.ru
Поделитесь в соцсетях: