Материал: УМК МЖГ стр 1-76 Модуль 1-3_МЖГ
Отсчет показаний прибора производится путем определения разно- сти высот уровней ртути, для чего с помощью визиров измеряется рас- стояние от нулевого давления шкалы до уровней ртути в каждой из трубок, и полученные результаты складываются.
Порядок проведения работы
Первый этап
а. Открыв продувочные 9 и рабочие 8 вентили дифференциального манометра выравниваем давление в резервуарах А и Б, сравняв его с атмо- сферным.
б. Закрываем вентили 7, 8, 9.
в. При помощи ручного насоса создаем разность давлений в резер- вуарах А и Б, делая 15 оборотов маховика насоса.
В левом резервуаре А создается давление pабс( A) < pат, в правом Б –
рабс(Б) > рат .
г. Открываем рабочие вентили 8. Разность давлений в коленах диф- манометра, отсчитываемая с помощью визиров 11, показывает нам раз- ность давлений:
Dp1 = pабс(Б) - pабс( А) = pизб(Б) - pизб( А) = Dh(g рт - gв ) ,
где Dh1 – разность уровней в коленах дифманометра;
gрт – удельный вес ртути, g рт = rрт × g (ρрт = 13600 кг/м3);
gв – удельный вес воды, gв = rв × g (ρв = 1000 кг/м3).
Второй этап
а. Для измерения манометрического давления в правом резервуа- ре Б, закрываем левый рабочий вентиль 8 и открываем левый продувоч- ный вентиль 9.
б. Разность уровней в коленах дифманометра Dh2 отсчитываем опять с помощью визиров 11:
Dp2 = pабс(Б) - pат = Dh2 (g рт - gв ) .
в. Разность между Dp1 и Dp2 дает величину вакуумметрического давления в левом резервуаре.
66
Третий этап
а. Закрываем левый продувочный вентиль 9 и снова открываем левый рабочий вентиль 8. Устанавливается первоначальная разность уровней.
б. Закрываем правый рабочий вентиль 8 и открываем продувочный 9. Устанавливается разность уровней h3 , которая покажет нам величину ва- куумметрического давления в левом резервуаре:
pвак = pатм − pабс( А) = h3 (γ рт − γв )
в. Разность h1 − h3 = h2 дает нам представление о манометриче- ском давлении в правом резервуаре.
г. Весь опыт повторить, начиная с первого этапа, делая 10 оборотов маховика насоса.
Результаты поместить в табл. 2.
Таблица 2
Экспериментальные данные и обработка результатов
Номера опытов
Разность
уровней
h1 h2 h3
Определение давления в CИ
Разность аб- солютных |
давлений |
Маномет- рическое |
давление |
Вакууммет- рическое |
давление |
Давления р, рман, рвак
кгс/см2 мм вод. ст мм рт. ст
1
2
Таблица 3
Размерность давления
Единицы давления в системах
СИ |
СГС |
МКГСС |
Внесистемные |
|
единицы давления |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
физическая (нормальная) |
|
|
Дина на квадратный |
кгс/м2 |
атмосфера (атм); техни- |
|
Паскаль (Па) |
сантиметр |
ческая атмосфера (ат); |
||
|
(дин/см2) |
|
миллиметр ртутного стол- |
|
|
|
|
ба (мм рт. ст.) |
|
|
|
|
|
67
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
Связь между единицами давления |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Единица |
Па |
дин/см2 |
кгс/м2 |
кгс/см2 |
атм |
мм рт. ст |
|
1 Па |
1 |
10 |
0,102 |
1,02 ×105 |
9,87 ×10−6 |
7,5 ×10−3 |
|
1 дин/см2 |
0,1 |
1 |
1,02 ×10−2 |
1,02 ×10−6 |
9,87 ×10−7 |
7,5 ×10−4 |
|
1 кгс/м2 |
9,81 |
98,1 |
1 |
10 −4 |
9,68 ×10−5 |
7,36 ×10−2 |
|
1 кгс/см2 |
9,81 ×104 |
9,81 ×105 |
10 4 |
1 |
0,968 |
7,36 ×102 |
|
1 атм |
1,01 ×105 |
1,01 ×106 |
1,03 ×104 |
1,03 |
1 |
7,5 ×102 |
|
1 мм рт.ст. |
1,33 ×102 |
1,33 ×103 |
13,6 |
1,36 ×10−3 |
1,32 ×10−3 |
1 |
|
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Указания к решению задач. При решении задач по гидростатике прежде всего нужно хорошо усвоить и не смешивать такие понятия, как давление р и сила давления Р.
При решении задач на определение давления в той или иной точке неподвижной жидкости следует пользоваться основным уравнением гидростатики (3.8) либо его второй формой (3.9). Нужно иметь в виду, что второй член в правой части уравнения (3.9) может быть как положитель- ным, так и отрицательным. Очевидно, что при увеличении глубины давле- ние возрастает, а при подъеме – уменьшается.
Необходимо твердо различать давления абсолютное, избыточное и вакуум и обязательно знать связь между давлением, удельным весом и высотой, соответствующей этому давлению.
Пример 1. В резервуаре с дизельным топливом (ρд = 870 кг/м3) (рис. 3.22) уровень осевшей в отстойнике воды (ρв = 1000 кг/м3) H1 = 150 мм. Показатели водяного пьезометра hв =
500 мм. Определить уровень топлива H2, если давление в резервуаре по манометру равно рм
= 0,0005 МПа.
Решение: Эту задачу будем решать в
абсолютных давлениях. Так, абсолютное дав- ление на дно резервуара со стороны пьезомет-
ра рабс(п) определится как:
рабс(п) = ратм + ρв ghв .
Абсолютное давление на дно резервуара со стороны резервуара рабс(р) определится как:
68
рабс( р) = ( рм + ратм ) + ρдgН2 + ρв gН1.
69
Здесь следует учесть то, что манометр М показывает избыточное ма- нометрическое давление. Решая задачу в абсолютных давлениях необхо- димо к показанию манометра прибавить значение атмосферного давления.
Составляя уравнение равновесия относительно дна резервуара, получим:
|
|
рабс(п) = рабс( р) |
|
или |
|
|
|
ратм + rв ghв = ( рм + ратм ) + rдgН2 + rв gН1 . |
|||
Отсюда: |
|
|
|
Н2 |
= |
rв ghв - рм - rв gH1 |
= |
|
|||
|
|
rд × g |
|
= 103 × 9,81× 0,5 - 0,0005 ×106 -103 × 9,81× 0,15 =
0,34 м.
870 × 9,81
Пример 2. Определить аб- солютное и избыточное гидроста- тическое давление в точке А (рис. 3.23), расположенной в воде на глубине hА = 2,5 м, и пьезометри- ческую высоту для точки А, если абсолютное гидростатическое давление на поверхности р0 = 147,2 кПа.
Решение: Согласно основ- ного уравнения гидростатики аб- солютное гидростатическое дав- ление в точке А определится:
р |
= р |
+ r |
|
× g × h |
A |
=147, 2 + |
1000 × 9,81× 2,5 |
=171,7 кПа. |
в |
|
|||||||
абс( А) |
0 |
|
|
1000 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
Избыточное давление в точке А равно:
ризб( А) = рабс( А) − ратм = 171,7 − 98,1 = 73,6 кПа .
Пьезометрическая высота для точки А равна:
hp |
= |
ризб( А) |
= |
|
73,6 кН м2 |
= 7,5 м. |
||
rв |
× g |
1 т м3 × 9,8 м с2 |
||||||
|
|
|
|
|||||
70