Материал: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

‒ пьезометрическая высота, т. е. высота, отсчитываемая от точки подключения пьезометра до уровня жидкости в нем [3, 4].

Работа механических приборов основана на деформации под воздействием давления упругого элемента (пружины или мембраны). Заметим, что пружинный манометр показывает давление в точке жидкости на уровне оси вращения его стрелки. Если положение оси вращения стрелки и точки подключения манометра по высоте не совпадают, в показание манометра р_м вводят поправку ±ρgz_м:

????_изб = ????_м ± ????????????_м , (5)

где z_м ‒ превышение оси вращения стрелки манометра над точкой его подключения, м.

В данной лабораторной работе предусмотрено измерение манометрического давления пружинными манометрами.

Когда на покоящуюся жидкость действует только сила тяжести, распределение гидростатического давления р по глубине h описывается основным уравнением гидростатики:

???? = ????₀ + ????????ℎ , (6)

где р ‒ гидростатическое давление в жидкости на глубине h, Па; p₀ ‒ внешнее давление, т. е. гидростатическое давление на свободной поверхности жидкости, Па; h ‒ глубина погружения в жидкость рассматриваемой точки, м; ????????ℎ ‒ весовое давление, т. е. гидростатическое давление, создаваемое весом столба жидкости высотой h, Па [1–5].

Как видно из уравнения (6), при p₀ = const и ρg = const давление p с изменением величины h меняется по линейному закону, что предстоит подтвердить опытами. Вычислив по уравнению (6) давление p в двух точках, заглубленных на разную величину h, можно построить диаграмму распределения гидростатического давления по глубине, называемую эпюрой гидростатического давления.

Из уравнения (6) следует также, что внешнее давление p₀ в покоящейся жидкости передается во все точки ее объема без изменения. Это следствие называют законом Паскаля: «Внешнее давление, приложенное к поверхности жидкости, находящейся в равновесии в замкнутом сосуде, передается во все точки жидкости без изменения».

Справедливость этого закона предстоит проверить опытным путем в данной работе.

Описание установки

Установка, изображенная на рис. 1, представляет собой толстостенный стальной цилиндр (колонну), частично заполненный водой, уровень которой измеряется водомерной трубкой со шкалой (линейкой) [6, 7].

Для измерения гидростатического давления над свободной поверхностью жидкости (в точке 1) и в точках 2 и 3 (рис. 1), заглубленных на величины h₂ и h₃, подключены пружинные манометры М₁, М₂ и М₃ соответственно.

В пространство над свободной поверхностью можно подавать сжатый воздух от компрессора по трубопроводу открытием вентиля.

Рис. 1. Схема установки для экспериментального подтверждения основного уравнения гидростатики и закона Паскаля

Цель работы

Определить с помощью пружинных манометров гидростатическое давление в трех точках (1, 2, 3), заглубленных на различную величину под уровень жидкости, находящейся в абсолютном покое под действием силы тяжести.
Подтвердить на основании опытных данных основное уравнение гидростатики и закон Паскаля.
Построить по данным опытов № 1, 2 в масштабе эпюры манометрического давления по глубине h.

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

Необходимо выполнить два опыта, обеспечив в первом ????₀_изб= 0, а во втором ????₀_изб> 0.

Опыт № 1. Открыть вентиль подачи воды, наполнить установку до

отметки, указанной преподавателем, и измерить с помощью водомерной трубки и шкалы глубины погружения h₂ и h₃ точек 2 и 3, а также превышения z_м2 и z_м3 осей вращения стрелок манометров М₂ и М₃ над точками их подключения. Затем измерить показания всех трех манометров (M₁; М₂ и М₃). Полученные данные записать в табл. 1.

Опыт № 2. Закрыть вентиль для сброса сжатого воздуха, а

вентиль для подачи сжатого воздуха открыть и включить компрессор. Довести ????₀_избдо величины, указанной преподавателем, после чего компрессор отключить. Далее, измерить показания манометров M₁; М₂ и М₃. Результаты измерений записать в табл. 1

Выполнить все вычисления, предусмотренные табл. 1. Дать заключение по результатам работы:

научились или не научились определять давление с помощью манометра в любой точке жидкости;

справедлив или несправедлив закон Паскаля и в чем его суть.

Построить по данным опытов № 1, 2 в масштабе эпюры манометрического давления на стенку цилиндра по глубине h.

Дополнительная информация по управлению виртуальной моделью (см. рис. 1)

Для наполнения колонны водой откройте вентиль подачи воды, щелкнув по нему левой кнопкой мыши.
Для прекращения наполнения колонны водой закройте вентиль подачи воды, щелкнув по нему левой кнопкой мыши.
Для перемещения камеры к основным элементам (манометрам и линейке) щелкните по ним левой кнопкой мыши.
Возврат камеры в отдаленное положение осуществляется щелчком правой кнопки мыши.

В режиме просмотра линейки используйте клавиши ВВЕРХ и ВНИЗ для перемещения камеры.
Для регулирования внешнего давления в колонне используйте соответствующие вентили, щелкая по ним левой кнопкой мыши.
Более полную информацию по управлению можно получить в левом верхнем углу экрана, когда камера находится в отдаленном положении, нажимая и удерживая кнопку 1 на клавиатуре.

Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 1

Что такое гидростатическое давление и каковы его свойства?
Поясните, что такое абсолютное и избыточное гидростатическое давление и какова связь между ними.
Объясните, что понимают под терминами «внешнее давление» и

«весовое давление».

Напишите и поясните основное уравнение гидростатики.
Сформулируйте закон Паскаля.
Назовите приборы для измерения избыточного гидростатического давления и поясните принципы их действия.
Поясните, что такое пьезометрическая высота.
В чем состояло принципиальное отличие в условиях проведения первого и второго опытов?
Для чего нужно знать превышение оси вращения стрелки пружинного манометра над точкой его подключения?
Что такое эпюра гидростатического давления, как ее строят и с какой целью?

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 1

№ п/п	Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин			Ед. изм.	Результаты измерений и вычислений			Примечания
					Опыт № 1	Опыт № 2
1	Показания манометров М₁, М₂, М₃	p_М p₀ 1	Па				h₁ = … м h₂ = …м h₃= …м z_м2 = … м z_м3 = …м ρ = 1000 кг/м³ g = 9,81 м/с²
		p_М 2	Па
		p_М 3	Па
2	Избыточное гидростатическое давление в точках 1, 2, 3	p₁ p_М p₀ 1	Па
		????₂ = ????_м₂+ ????????????_м2	Па
		????₃ = ????_м₃+ ????????????_м3	Па
3	Приращение избыточного гидростатичес- кого давления	p₁ p₀ p₀ p₀ 2 1	Па
		p₂ p₂ p₂ 2 1	Па
		p₃ p₃ p₃ 2 1	Па
4	Средняя величина приращения избыточного гидростатичес- кого давления	__p_p₀ p₂ p₃ ср ₃	Па
5	Относительные расхождения приращений давления в точках 1, 2, 3 со средней величиной	∆????_ср − ∆????₀ ????_∆????_????= _∆????ср · 100	%
		∆????_ср − ∆????₂ ????_∆????₂= _∆????ср · 100	%
		_{???? =} ∆????_ср − ∆????₃ _·₁₀₀ ∆????₃_∆????_ср	%

Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 1 [1–6].

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/4603

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии