Порядок работы на экспериментальной установке

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – изучение свойств гидростатического давления в замкнутой области.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ – измерение манометрического и вакууметрического давления в резервуаре со сжатым или разреженным воздухом и определение абсолютного гидростатического давления в этом резервуаре.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Гидростатическим давлением называется напряжение сжатия в точке покоящейся жидкости (газа). Различают следующие виды гидростатического давления: манометрическое ; вакууметрическое ; атмосферное или барометрическое и абсолютное .

Манометрическим давлением называется избыток давления свыше атмосферного. Вакууметрическим давлением называют недостаток давления до атмосферного.

Абсолютное гидростатическое давление определяется зависимостями:

, ( 2.1 )

или . ( 2.2 )

Единицами измерения гидростатического давления служат: в Международной системе единиц – Па= , в технической - или =ат (техническая атмосфера). Применяли и применяют и другие единицы давления. Соотношение между некоторыми единицами измерения гидростатического давления выглядит следующим образом:

.

Гидростатическое давление может быть выражено также высотой столба жидкости, которая называется, соответственно, манометрической , вакууметрической , барометрической и абсолютной . Манометрическое давление измеряют манометром или пьезометром; вакууметрическое давление – вакууметром. Приборы, измеряющие как манометрическое, так и вакууметрическое давление, называют мановакууметрами. Атмосферное давление определяют по барометру.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Измерение давления в замкнутом объеме проводится на экспериментальной установке, схема которой представлена на рисунке 1.

Установка включает в себя герметичный резервуар 1 и открытый стеклянный баллон 3, образующих с помощью соединительного шланга 2 сообщающиеся сосуды, частично заполненные водой. Стеклянный баллон имеет подъемное устройство, позволяющее перемещать его в вертикальном направлении. При перемещении баллона вверх вода из него поступает в резервуар. Имеющийся в резервуаре воздух сжимается и давление в нем повышается. При опускании баллона происходит обратное движение воды из резервуара в баллон. Объем воздуха в резервуаре увеличивается, а давление в

Рисунок 1. Схема установки для измерения гидростатического давления

нем понижается. Измерение манометрического и вакууметрического давления производится с помощью мановакууметров, подключенных к резервуару.
Мановакууметры состоят из двух U-образных трубок 4 и 5, концы которых соединены коллектором, по которому передается давление воздуха; вторые концы трубок открыты и сообщаются с атмосферой. Трубка 4 заполнена водой с удельным весом , а трубка 5 – спиртом с удельным весом . К резервуару подключен вакууметр 6 (обратный пьезометр). Стакан вакууметра 7, открытый сверху, заполнен водой. При измерении манометрического давления вакууметр с помощью крана отключается от резервуара. Измерение уровней жидкости в трубках мановакууметров и вакууметра производится по шкалам измерительных линеек 10. Резервуар 1 сообщается с атмосферой посредством крана 9.

ПОРЯДОК РАБОТЫ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ

а) Измерение манометрического давления .

1. Открыть кран 9, соединив резервуар 1 с атмосферой, закрыть кран 8.

2. Опустить баллон 3 в крайнее нижнее положение, убедиться в том, что вся вода перетекла в него из резервуара 1. Закрыть кран 9.

3. Поднять баллон 3 и установить разность показаний уровней жидкости в левом и правом коленах мановакууметра 4, равной 6-8 см. Записать показания правых и левых колен мановакууметров 4 и 5 в таблицу 2.

4. Поднять баллон 3 выше и добиться разности показаний колен мановакууметра 4 в диапазоне 8-15 см. Записать показания мановакууметров 4 и 5 в таблицу 2.

5. Поднять баллон 3 еще выше и установить разность показаний мановакууметра 4 в диапазоне 15-30 см. Записать показания мановакууметров 4 и 5 в таблицу 2.

6. Вычислить манометрическое давление по формуле , где - разность показаний уровней в коленах мановакууметра 4 и мановакууметра 5.

б) Измерение вакууметрического давления .

7. Открыть краны 8 и 9, установить баллон 3 в крайнем верхнем положении и убедиться в том, что вся вода перетекла в резервуар 1. Закрыть кран 9 и взять начальный отсчет по вакууметру 6.

8. Опустить баллон 3 и установить разность показаний уровней жидкости в мановакууметрах, указанных в п.п. 3, 4, 5 и вакууметре 6.

9. Вычислить вакууметрическое давление по формуле , где - разность показаний уровней в коленах мановакууметров 4 и 5 и в трубке вакууметра 6.

в) Определение абсолютного гидростатического давления воздуха .

10. Измерить по барометру атмосферное давление. Барометрическую

высоту , выраженную в миллиметрах ртутного столба, перевес-

ти в атмосферное давление по формуле ,

где - удельный вес ртути.

11. Вычислить абсолютное давление сжатого и разреженного воздуха

по формулам (2.1) и (2.2).

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ

Отчет должен содержать схему, описание лабораторного испытательного стенда и основные расчетные зависимости. Результаты замеров и вычислений вносятся в отчет в виде таблицы 2.

Таблица 2

Результаты замеров и вычислений

	Сжатый воздух	Разреженный воздух
Жидкость	Левое колено	Правое колено	см	Па	Па	Левое колено	Правое колено	см	Па	Па
Вода
Спирт

мм. рт. ст.; Па = .

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. - 2-е издание перераб. - М.: Машиностроение, 1982. – С.15-34.

2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод.-М.: Недра, 1991.- С. 16-39.

3. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных вузов/Под ред. Г.Д. Розенберга.- М.: Недра.- С.15-52.

4. Сборник задач по машиностроительной гидравлике/ Под ред. И.И. Куколевского и Л.Г.Подвиза.- М.: Машиностроение, 1981.- С. 7-99.