Главная страница
Навигация по странице:

  • 3.ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

  • 4.ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

  • 5.РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

  • 6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

  • 7. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

  • 1 лр Измерение давления 2. 10 м водяного столба 735 мм ртутного столба


    Скачать 200.5 Kb.
    Название10 м водяного столба 735 мм ртутного столба
    Анкор1 лр Измерение давления 2.doc
    Дата07.05.2017
    Размер200.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файла1 лр Измерение давления 2.doc
    ТипДокументы
    #2844

    h=p/ρg, (3)
    Отсюда 1 кг/см2=10 м водяного столба = 735 мм ртутного столба.

    Кроме понятия “абсолютное давление” в технике пользуются понятием “избыточное давление”:
    риз=р-рат (4)
    и “вакуумметрическое давление” или “вакуум”
    рвакат-р, (5)
    где рат- атмосферное давление.
    Понятием “вакуумметрическое давление” пользуются, если абсолютное давление в точке измерения р меньше атмосферного давления. Соотношение между различными видами давления показано на рис. 3.

    В
    Рис.

    Рис. 3

    жидкости, находящейся в поле силы тяжести, давление в любой точке жидкости и положение этой точки, определяемое относительно произвольно взятой горизонтальной плоскости (плоскости сравнения), связаны уравнением
    zi+pi/ ρg=const,
    т.е. сумма нивелирной (z) и пьезометрических высот (p/ρg), называемая гидростатическим напором, постоянна для всех точек покоящейся жидкости.

    Сравнив гидростатические напоры произвольной точки А с нивелирной высотой z (погруженной под поверхность жидкости на глубину h) и точки В на свободной поверхности жидкости с нивелирной высотой Z0 (рис.4), получим основное уравнение гидростатики


    Рис. 4


    р=p0+ ρg(z0-z)=p0+ ρgh, (6)
    где ρ-плотность жидкости; g-ускорение силы тяжести; р0-давление на свободной поверхности жидкости.


    Рис. 5
    В технике для измерения давления применяются различные приборы. Простейшим из них является пьезометр. Пьезометром (рис.5) называется вертикальная стеклянная трубка, верхний конец которой открыт (сообщается с атмосферой), а нижний - подсоединен к точке измерения давления. Пьезометр показывает избыточное давление в точке присоединения.

    Для доказательства этого рассмотрим абсолютное давление в точке А. Слева оно равно измеряемому абсолютному давлению в сосуде на уровне расположения точки А:
    рал=р;
    справа это давление равно абсолютному давлению со стороны пьезометра:
    рапат+ ρghп.
    В соответствии со вторым свойством гидростатического давления

    рл= рп , т. е.
    р= рат+ ρghп ,
    следовательно,
    hп=(р-рат)/ ρg=риз/ρg или
    риз= ρghп . (7)
    Более универсальным прибором является U – образный (или дифференциальный) манометр. По его показаниям можно рассчитать разность давлений в двух различных точках, определить избыточное давление или вакуум в точке присоединения манометра. Определим, например, давление в точке А по показаниям дифманометра, изображенного на рис. 6.

    Пусть в сосуде находится вода с плотностью ρв, а в U-образном манометре – манометрическая жидкость (ртуть) тяжелее воды и не смешивающаяся с ней плотностью ρр. Рассчитываем давление в точке А, постепенно переходя от точки к точке, начиная с точки Н.

    Абсолютное давление в точке Н равно рат (избыточное давление в точке Н равно нулю). В точке Е абсолютное давление составляет

    рЕат+ ρвghв

    (
    Рис. 6
    над ртутью, чтобы не испарялась, налит столб воды высотой hВ ).

    На точку D жидкости будет давить атмосферное давление, столб воды высотой hВ и столб ртути высотой Δh, следовательно, абсолютное давление в точке D равно

    рDат+ ρвghв+ ρрgΔh.
    Давление в точках В, С и D одинаковы (точки С и D лежат на одном уровне в ртути, а точки В и С лежат на одном уровне в воде), поэтому

    pВCD= рат+ ρвghв+ ρрgΔh.

    На точку А жидкости действует давление рВ и давление столба воды высотой hm:
    рАВ+ ρвghm= рат+ ρвghв+ ρрgΔh+ ρвghm= ратвg(hв+hm)+ ρрgΔh . (8)
    Избыточное давление в точке А будет равно
    ризАа- рат= ρвg(hв+hm)+ ρрgΔh . (9)
    Если в сосуде над поверхностью жидкости будет достаточно большой вакуум, уровень ртути в левом колене дифманометра будет выше, чем в правом. Тогда абсолютное давление в точке А составит
    рА= ратвg(hв+hm)- ρрgΔh . (10)




    А вакуум в точке А
    рвакА= ратА= ρрgΔh- ρвg(hв+hm). (11)

    Рис. 7
    Описанные приборы удобно использовать в лабораторных условиях. В промышленности широко используются пружинные манометры. Пружинный манометр (рис. 7) представляет собой изогнутую пустотелую трубку овального сечения (трубка Бурдона), запаянную с одного конца, а другим концом присоединенную к точке замера давления. Под действием давления р трубка Бурдона распрямляется. Деформация трубки с помощью рычажно–зубчатого механизма трансформируется в поворот стрелки, показывающей давление на шкале манометра.

    Так как корпус манометра, как правило, не герметизирован, на трубку Бурдона снаружи действует атмосферное давление рат. Следовательно, трубка деформируется под влиянием разности давлений р-рат, т.е. пружинные манометры показывают избыточное давление. Часто поэтому избыточное давление называют манометрическим.

    В соответствии с основным уравнением гидростатики (см. рис. 7)

    рА=р+ ρвghн ,
    т.е. избыточное давление в точке А будет равно
    риза- рат=М+ ρвghн , (12)
    где М – показание манометра (М= р- рат).

    Если шкала манометра «немая», то на ней должно быть обозначено предельное давление рпр , на которое рассчитан манометр. Такими немыми шкалами обычно снабжают образцовые манометры. Цена деления такого манометра может быть определена по формуле
    Ц= рпр/m, (13)
    где m – количество делений, соответствующее предельному давлению.

    Следовательно, избыточное давление, показываемое манометром, будет равно
    М=Цn= nрпр/m, (14)
    где n - показание манометра в делениях.

    Формула (12) показывает, что при расчете измеряемого давления по показаниям пружинного манометра следует учитывать положение манометра относительно точки измерения (hн), так как от этого положения зависит показание манометра.

    Принцип действия пружинных вакуумметров и мановакуумметров аналогичен принципу действия пружинных манометров.
    2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
    2.1. Ознакомиться с приборами для измерения давления: пьезометром, манометром, дифманометром, вакуумметром.

    2.2. Научиться определять по показаниям приборов давление в заданной точке.

    2.3. Установить связь между показаниями различных приборов.
    3.ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ
    Установка состоит из герметического сосуда (1), заполненного водой до определенной высоты, водомерного стекла (2), по которому замеряется уровень воды в сосуде. Сосуд имеет штуцера с кранами ПК1, ТК1, ТК4, ТК5 для присоединения приборов давления, ТК2, ТК3-для присоединения воздушного насоса. В комплект установки входит пьезометр П, вакуумметр В, нижний МНн и верхний МНв манометры, а также воздушный насос (3), с помощью которого изменяют давление над свободной поверхностью жидкости в сосуде 1.
    4.ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
    Перед проведением опытов следует убедиться в совпадении показаний пьезометра и водомерного стекла. При их несовпадении нужно, отпустив гайку крепления шкалы пьезометра, сместить шкалу по вертикали до совпадения показаний. После этого необходимо, затянув гайку, зафиксировать новое положение шкалы.



    Рис. 8
    4.1. Подготовить установку для снятия показаний приборов при атмосферном давлении на свободной поверхности (опыт №1):

    -закрыть все краны кроме кранов ПК1, ТК1, ТК2, ТК5. Кран ТК1 должен соединять манометр МНн с сосудом, а кран ТК2 должен соединять сосуд с атмосферой;

    -снять показания приборов и занести их в табл.1.

    4.2. Подготовить систему к созданию в сосуде избыточного давления (опыт №2):

    -краны ТК1 и ТК5 должны соединять манометры только с сосудом; кран ПК1 открыт, кран ТК2 должен быть повернут так, чтобы соединить воздушный насос с атмосферой и одновременно перекрывать сосуд; кран ТК3 должен соединять сосуд только с насосом;

    - привести в действие воздушный насос; по мере увеличения давления в сосуде следить за повышением уровня в пьезометре; по достижении намеченного уровня (не доходя 10-15 см до верхнего конца пьезометра) остановить насос и быстро повернуть кран ТК3 так, чтобы перекрыть сосуд;

    - по команде одновременно снять показания приборов и занести их в табл. 2.

    4.3. Подготовить систему к созданию вакуума в сосуде (опыт №3):

    - краны ТК1 и ТК5 повернуть так, чтобы отсечь манометры от сосуда и сосуд от атмосферы; краны ПК1 и ТК4 открыть; кран ТК2 повернуть так, чтобы воздушный насос соединить только с сосудом, кран ТК3 – только с атмосферой (сосуд должен быть перекрыт);

    - привести в действие воздушный насос; создать в сосуде необходимое разряжение; по достижении намеченного разряжения (уровень жидкости в пьезометре должен быть на 30-40 см ниже нуля) быстро повернуть кран ТК2 и отсечь сосуд от насоса и атмосферы; остановить насос;

    -по команде одновременно снять показания приборов и занести их в табл. 3

    5.РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
    5.1. Пересчитать показания приборов из ат. в см. вод. столба по формуле (3):

    h = ризб/в.g.

    5.2. Определить избыточное давление в точке А по показаниям:

    а) манометра МНН- по формулам (12) и (14);

    б) манометра МНВ – по формуле (6) .

    5.3. Определить вакуум в точке измерения А по показаниям:

    вакуумметра В – по формуле (6).

    5.4. Определить погрешность измерения давления различными приборами, считая правильными показания пьезометра:

    1 = ((hизб. МНн – hизб.n )100%)/hизб.n (15)

    2 = ((hизб. МНв – hизб.n )100%)/hизб.n (16)

    3 = ((hвак В – hвак.n )100%)/hвак.n (17)
    Таблица 1

    Показания приборов при атмосферном давлении


    Показания

    Избыточное давление в точке измерения А

    Погреш-

    ность мано-метра МНн

    водомерного стекла

    пьезометра

    манометра МНн

    Рпр= кгс/см2

    m=

    hн=12 см

    по пьезо-метру П

    по мано-метру МНн

    hc

    hn

    n

    рMН

    1

    hM

    Нн

    hизб

    hизб МНн

    δ

    см



    см


    дел


    ат


    см.вод.ст

    см.вод.ст


    см.вод.ст.


    %



    Таблица 2

    Показания приборов при избыточном давлении





    Показания

    Избыточное давление в точке измерения

    Погрешность показаний

    водомерно-го стекла

    пьезо-

    метра

    манометраМНн Рпр.=

    m=

    hn=12 см

    манометра

    МНв

    по пьезо-

    метру

    П

    по

    мано-

    метру

    МНн

    по

    мано-

    метру

    МНв

    мано-

    метра

    МНн

    мано-

    метра МНв

    hc

    hn




    рMНН

    hMНН




    рМНВ

    hМНВ

    hизбn

    hизбМНн

    hизбМНв

    δ

    δ

    см

    см

    дел

    ат


    см.

    вод.

    ст.

    дел

    ат


    см.

    вод.

    ст.

    см.

    вод.

    ст

    см.

    вод.

    ст

    см.

    вод.

    ст

    %

    %

    Таблица 3

    Показания приборов при вакуумметрическом давлении


    Показания

    Вакуум в точке А

    Погрешность

    показаний

    водомерного

    стекла

    пьезо-

    метра

    вакуумметра В

    по пьезо-

    метру

    по вакуум-

    метру

    вакуумметра

    hc

    hn




    hвакn

    hвакn

    δ

    см


    см


    дел

    ат


    см.

    вод.

    ст.

    см.

    вод.

    ст.


    см.

    вод.

    ст.

    %



    6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
    6.1. Записать цель работы.

    6.2. Зарисовать схему установки и описать установленные приборы.

    6.3. Записать расчетные формулы.

    6.4. Привести заполненные таблицы измерений и вычислений.

    6.5. Сделать вывод о точности показаний различных приборов для измерения давления.
    7. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
    7.1. Какие силы действуют на жидкость?

    7.2. Напишите основное уравнение гидростатики и объясните его смысл.

    7.3. Что такое гидростатический напор и как он изменяется в различных точках покоящейся жидкости?

    7.4. Что такое абсолютное, избыточное, вакуумметрическое давление?

    7.5. Какое давление измеряет пьезометр, манометр, вакуумметр?

    7.6. В каких единицах измеряется давление?

    7.7. Как определить давление в заданной точке жидкости по показаниям пьезометра? Манометра? Дифманометра? Вакуумметра?

    7.8. Как определить давление на свободной поверхности по показанию манометра, вакуумметра? Какие замеры нужно сделать для этого?

    7.9. Как пересчитать показания приборов из мм. рт. столба и ат в см. вод. столба и Па и наоборот?

    7.10. Что такое плоскость сравнения?

    Список литературы

    1. Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для вузов.-4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 2000. – 397с.

    2. Константинов Ю.М. Гидравлика.- 2-е изд., перераб и доп.- Киев: Вица шк., Головное изд-во, 1988. – 393с.

    3. Методическое указание к лабораторным работам №1,3,4 по курсу Гидравлика.-Уфа: УНИ, 1983-31с.



    СОДЕРЖАНИЕ

    1. Общие сведения

    2. Цель работы

    3. Описание опытной установки

    4. Порядок проведения работы

    5. Расчетные формулы

    6. Содержание отчета

    7. Вопросы для самопроверки

    Список литературы

    1

    7

    7

    7

    9

    11

    11

    12





    написать администратору сайта