ЛР10
.docКазанский государственный технологический университет
Кафедра ПАХТ
Лабораторная работа №1
Измерение давления и вакуума в покоящейся жидкости
Выполнил:
Проверил:
Казань – 2005
Цель работы:
-
ознакомление с методикой измерения давлений и вакуума приборами;
-
измерение нескольких значений избыточного давления и вакуума на свободной поверхности и в точке Д, погруженной в жидкость на глубину Н;
-
перевод измеренных значений давления в единицы СИ;
-
определение расчетных значений избыточного давления в точке Д по основному уравнению гидростатики и сравнение их с измеренными значениями;
-
определение расчетных значений абсолютного давления в точке Д.
Сущность работы:
Важнейшей характеристикой покоящейся жидкости является гидростатическое давление. Оно определяется выражением:
Величина гидростатического давления, возникающего внутри жидкости, находится из основного уравнения гидростатики:
Давление может быть измерено и выражено в различных шкалах. Давление, равное абсолютному нулю, является началом отсчета абсолютной шкалы. Выраженное по этой шкале давление называется абсолютным. В том случае, когда абсолютное давление выше атмосферного, вводится понятие избыточного давления:
При абсолютном давлении, ниже атмосферного вводится понятие вакуума. По шкале вакуума отсчет ведется от давления, равного атмосферному давлению, но в сторону уменьшения давления. Связь между вакуумом и абсолютным давлением выражается формулой:
Единицами измерения давления в международной технической и физической системах единиц является Паскаль. Иногда в качестве меры давления принимают высоту столба жидкости, уравновешивающего данное давление.
Для измерения давления используются различные приборы. В нашей работе используются пьезометры, манометры, вакуумметры и пр.
Пьезометр – стеклянная вертикальная трубка, подключается непосредственно в месте, где необходимо измерить давление. Используется для измерения давлений небольших величин. Избыточное давление в точке присоединения пьезометра можно определить так:
Принцип действия манометров и вакуумметров одинаков. В данной установке использованы жидкостные и пружинные манометры, вакуумметры. Давление в точке присоединения жидкостного манометра определяется по формуле:
Разность давления в двух точках внутри жидкости измеряется с помощью дифференциальных манометров (дифманометров).
В зависимости от места установки манометров, необходимо учитывать поправки:
В показания пружинных приборов также должны быть внесены поправки.
Описание установки:
Установка для измерения давления состоит из резервуара 1, в котором измеряется давление; жидкостных манометров М1 и М2, заполненных рабочей жидкостью – ртутью; мановакуумметра МВ, пьезометра П, пружинного манометра М3 и барометра В. Резервуар частично заполнен глицерином и снабжен уровнемерным стеклом 4. Давление и вакуум над свободной поверхностью жидкости создаются с помощью пылесосов, установленных в нижней части стенда. Пылесосы соединяются с резервуаром трубопроводами, на которых установлены вентили 2 и 3. Приборы для измерения давления присоединены к резервуару с помощью пластмассовых трубок.
Порядок проведения опыта:
Сначала измерили атмосферное давление в помещении по барометру. Далее глубину погружения точки Д. Глубину погружения измеряли по шкале пьезометра при выключенных пылесосах.
После чего, закрыли вентили 2 и 3. Включили один из пылесосов. Медленно открывая вентиль 3, создали постоянное значение избыточного давления. Измерили избыточное давление над свободной поверхностью жидкости. Выключили пылесос и закрыли вентиль 3.
Включили пылесос, создающий разрежение в резервуаре. Плавно открыли вентиль 2, создавая таким образом какое-то постоянное значение вакуума, так же измерили давление над свободной поверхностью жидкости. После проведения всех опытов, отключили пылесос и оставили чуть приоткрытыми вентили.
Таблица измеренных и рассчитанных величин:
Измеренные и рассчитанные величины |
Обозначения величин |
Обозначения приборов |
Единица измерения |
Номер опытов |
|
1 |
2 |
||||
1. Глубина погружения точки Д |
Н |
П |
мм |
400 |
400 |
2. Показания барометра |
В |
мм рт. ст. |
746 |
746 |
|
3. Показания приборов, измеряющих давление над свободной поверх- Ностью |
|
МВ М1 |
кгс/см² мм рт. ст. |
0.05 39 |
0.04 -19 |
4. Показания приборов, измеряющих давление в точке Д |
М2 П М3 |
мм рт. ст. мм гл. ст. кгс/см² |
62 888 0.09 |
-3 170 0.02 |
|
5. Поправки на положение приборов |
М2 М3 |
мм гл. ст. мм гл. ст. |
130 120 |
156 120 |
|
6. Избыточное давление на свободной поверхности жидкости (в СИ). По экспериментальным данным |
МВ М1 |
Па Па |
4900 5197 |
3900 -2532 |
|
7. Избыточное давление в точке Д (в СИ). По экспериментальным данным |
М2 П М3 |
Па Па Па |
9867 10965 10301 |
1526 2099 3441 |
|
8. Расчетное избыточное давление в точке Д (в СИ) |
|
Па Па |
10136 9839 |
2407 8839 |
|
9. Расчетное абсолютное давление в точке Д (в СИ) |
|
Па Па |
109577 109280 |
101848 108280 |
Расчёты:
Переводим значения, полученные по шкалам приборов в единицы системы СИ для первого опыта:
1)
2)
3)
4)
5)
Аналогично для второго опыта:
1)
2)
3)
4)
5)
Рассчитаем избыточное давление в точке Д (в СИ) для первого опыта:
Для второго опыта:
Расчетное абсолютное давление в точке Д (в СИ) для первого опыта будет равно:
Для второго опыта:
Вывод: в результате проделанной работы, мы ознакомились с методикой измерения вакуума и давлений приборами; измерили по 1-му значению для давления и вакуума; зная зависимости величин, перевили показания приборов в систему СИ и определили расчетные значения абсолютного давления.