лабка 1 гидравлика. Измерение вакуумметрического и избыточного давления с помощью различных приборов

• Название: Измерение вакуумметрического и избыточного давления с помощью различных приборов
• Дата: 12.01.2023
• Размер: 144.3 Kb.
• Имя файла: лабка 1 гидравлика.docx
• Тип: Лабораторная работа; #883727

Boirov 7325863 Variant 1

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Иркутский государственный аграрный университет имени А.А.Ежевского

Лабораторная работа №1

На тему: «Измерение вакуумметрического и избыточного давления с помощью различных приборов»

ВЫПОЛНИЛ

Студент курса

Направление Агроинжененрия

Боиров А.Х

ПРОВЕРИЛ

Пальвинский А.В.

Молодежный 2022
Лабораторная работа:

«Измерение вакуумметрического и избыточного давления с помощью различных приборов»
Время выполнения – 2 часа Цель работы:приобретение навыков в измерении, определении вакуумметрического и избыточного давления с помощью вакуумметра, пьезометра и манометра на поверхности жидкости и в точке, погруженной в

жидкость.

Порядоквыполненияработы:

1. 
   Ознакомиться с лабораторной установкой /Рис. 3/;
   
2. 
   Соединить пространство над жидкостью в сосуде 1 шлангом 12 с патрубком 9 при Р₀<Р_аи патрубком 10 при Р₀>Р_анасоса, Для проведения измерения вакуумметрического давления закрыть кран 5 и открыть кран 3, а для измерения избыточного давления открыть кран 5 и закрыть кран 3;
   
3. 
   Включить в работу электродвигатель насоса при помощи кнопки
   

«пуск», создать некоторое разряжение в сосуде 1 (300…600 мм. рт. ст.) по показанию вакуумметра 2, занести в таблицу результатов измерений /графа2/. При помощи крана 11 уменьшить разряжение в сосуде 1 и снять промежуточные показания вакуумметра 2 /2…3 положения/.

Значение вакуумметрического давления /Р_раз/ определить по формуле

/9/ и занести в графу 4. Произвести пересчет указанного разрежения из Па в кг/см² и занести в графу5. Для определения абсолютного /остаточного/ давления Р_о/графы13,14,15/ использовать формулу /8/.

4. 
   Создать избыточное давление в резервуаре 1. Измерить величину давления по образцовому манометру 4 и записать в графу 6. Измерить величину h₂в пьезометре 6 и записать в графу 9. Величина манометрического давления /Рм/ определяется умножением цены деления (0,004 кг/см²) на показания шкалы. Полученное значение в кг/см² пересчитать в Па /графы7,8/.
   

Рисунок 3 - Схема лабораторной установки: 1 – сосуд с водой, 2 – вакуумметр, 3, 5, 7 – краны, 4 – манометр, 6 – открытый пьезометр, 8 – вакуумнасос-компрессор, 9 – патрубок разрежения, 10 – патрубок избыточного давления, 11 – кран атмосферного давления.


Величина пьезометрической высоты h_p/графы10/ определяется:

h_p=h₂-h₁, /10/

где h₁– уровень воды в сосуде, h₁=35 см.

Давление _0 можно определить написанием уравнения равновесия относительно плоскости равного давления N–Nпри помощи основного уравнения гидростатики /4/:

_Ρ0  ρ g h₁  Ра ρ g h₂;Ро Ра   g(h₂  h₁);

_Ρ0  _Ρа ρ g h_p.

Следует помнить, что плотность воды в системе «СИ», так: плотность


в

рт
воды  = 1000кг/м³, плотность ртути  = 13600кг/м³, высота hвыражается

в метрах, атмосферное давление Р_а= 9,81∙10⁴Па, в технической системе Р_а=

1кг/см²=10⁴ кг/м²

Контрольныевопросы

1. 
   Основное уравнение гидростатики, записать формулу.
   
2. 
   Что такое абсолютное давление?
   
3. 
   Что такое вакуумметрическое давление? Написать формулу.
   
4. 
   Чему равна максимальная величина разрежения?
   
5. 
   Размерность разрежения в системе «СИ»?
   
6. 
   Какое давление измеряется при помощи манометра?
   
7. 
   Какое давление измеряется при помощи пьезометрической высоты?
   
8. 
   Физическая сущность пьезометрической высоты?
   
9. 
   Размерность давления в системе «СИ»?
   
10. 
    Физическая сущность плоскости равного давления, написать уравнение равновесия для системы резервуар – пьезометр.
    
11. 
    На какую величину отличается давление от избыточного давления?
    

Ответы на вопросов

1. 
   Основным законом (уравнением) гидростатики называется уравнение: Р=Р₀+ρgH, где p — гидростатическое давление (атмосферное или избыточное) в произвольной точке жидкости, ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, H — высота точки над плоскостью сравнения (геометрический напор).
   

2. 
   Абсолютное давление ─ это истинное давление сплошных масс (жидкостей, паров и газов), отсчитываемое от абсолютного нуля давления ─ абсолютного вакуума. Абсолютный нуль давления макроскопических объёмов вещества практически недостижим, так как любое твёрдое тело образует пары, да и космическое пространство также не представляет собой абсолютную пустоту, лишённую вещества, поскольку содержит водород в количестве нескольких молекул на кубический сантиметр.
   

3. 
   Вакуумметрическим давлением или вакуумом называется недостаток давления до атмосферного. Избыточное давление показывает либо избыток над атмосферным, либо недостаток до атмосферного. Ясно, что вакуум может быть представлен как отрицательное избыточное давление. Как видно, эти три шкалы давления различаются между собой либо началом, либо направлением отсчета, хотя сам отсчет может вестись при этом в одной и той же системе единиц.
   

Вакуумметрическое давление (вакуум) - давление разряженного газа определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением, которое ниже атмосферного: р в = р атм – р абс. Соответственно численное значение вакумметрического давления указывается со знаком «минус».

4. 
   Основная единица измерения вакуумного давления – Па. Но паскаль достаточно большая величина для измерения разряжения, поэтому в физике часто используются другие величины, такие как бар, мм.рт.ст., торр, физическая атмосфера. Для измерения вакуума в технике созданы специальные приборы – вакуумметры. В отличие от манометров, вакуумные приборы дают возможность измерять давление ниже 1 атмосферы. ... Какой самый большой вакуум(разряжение) можно создать? Сверхвысокий вакуум соответствует давлению 10−9 Торр и ниже.
   

5. 
   Вакуум (разрежение) — разность между барометрическим и абсолютным давлениями. В Международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят Паскаль (Па) — давление, создаваемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 и направленной нормально к ней.
   

6. 
   Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.
   

Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.

7. 
   Пьезометрическая высота характеризует давление или, точнее говоря, измеряет его в линейных единицах. Одна техническая атмосфера равна давлению 1кГ/см 2, или 10000 кГ/м 2 (в системе МКГСС) и 98100 Н/м 2 (в системе СИ); это отвечает следующей пьезометрической высоте h (высоте водяного столба): м вод. ст. Следовательно, одна техническая атмосфера измеряется высотой столба воды в 10 м (или ртути в 760 мм).
   

8. 
   Пьезометрическая высота, пьезометрическая поверхность. Пьезометрическая поверхность подземных вод - воображаемая поверхность, соединяющая пьезометрические уровни одного водоносного горизонта. Пьезометрической высотой давления называется высота hп от точки, находящейся под давлением до поверхности, где давление равно атмосферному. Из уравнения гидростатики Р=Ра+rgh можно получить значение пьезометрических высот для точек А и В.
   

9. 
   Единицей измерения давления в СИ является Паскаль (Па), равный одному Ньютону на квадратный метр (Н/м2, или кг·м−1·с−2). Это название для единицы измерения было добавлено в 1971 году; до этого давление в СИ выражалось просто в ньютонах на квадратный метр. Другие единицы измерения давления, такие как фунты на квадратный дюйм (IBF/in2) и бар, также широко используются.
   

10. 
    Система уравнений Эйлера 1775г (уравнения равновесия) определяет закон распределения давления в покоящейся жидкости вдоль соответствующей оси координат. здесь X,Y,Z – напряжения массовых сил в проекциях на соответствующие оси координат x ... Отсюда высота подъема жидкости в пьезометре равна. (2.3). где pизб – избыточное давление на том же уровне. ... Например одной технической атмосфере соответствуют 10 м вод. ст. или 735 мм рт. ст. Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разрежение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума принимается недостаток до атмосферного давления. 
    

11. 
    Уравнение Бернулли для потока вязкой несжимаемой жидкости. •3.12. Классификация гидравлических потерь. Гидравлический и пьезометрический уклоны. ... . Абсолютное давление всегда является величиной положительной. Избыточное давление отсчитывается от атмосферного давления, т.е. от условного нуля. Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным 1ат ... Чаще всего инженера интересует не абсолютное давление, а его отличие от атмосферного, поскольку стенки конструкций (бака, трубопровода и т.п.) обычно испытывают действие разности этих давлений. 
    

Вариант 1

Таблица 1 - Результаты измерений и расчетные данные

№ п/п	По показанию вакуумметра				Показания образцового манометра, Рм			Показания пьезометра				Давление на поверхность жидкости в сосуде, Ро
	Показания вакуумметра, hвак		Вакуумметрическое давление, Рраз		По шкале манометра	пересчет		Высота воды в пьезометре, h2	Пьезометрическая высота, hp	Избыточное давление, Ризб
	мм рт. ст.	м рт. ст	Па	кг/см		кг/см	Па	м. вод. ст.	м. вод. ст.	Па	кг/см	Па		кг/см		кг/м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13		14		15
1	250	0.25	33354	0.34	7	0.028	2747	0,65	0.3	2943	0.03	100847		1.03		10300
2	400	0.4	53366	0.544	18	0.072	7063	1,10	0.75	7357.5	0.075	105163		1.072		10720
3	535	0.535	71377	0.728	25	0.1	9810	1,35	1	9810	0.1	107910		1.1		11000
					При Ро=Ра			При Ро=Ра				При Ро=Ра
					0	0	0	0,35	0	0	0	98100	1		10000

Примечание:
Высота h₁ при определении h_p в процессе опыта постоянная:h₁= 0,35 м

Таблица обязательно визируется преподавателем.

Решение

<sub>Графа 2. Опыт

Графа 3. 1)250/1000=0.25 м.рт.ст

2)400/1000=0.4 м.рт.ст

3)535/1000=0.535 м.рт.ст

Графа 4. </sub>   g <sub>hвак

</sub>  13600*9.81*0.25=33354 Па

_{}  13600*9.81*0.4=53366 Па

_{}  13600*9.81*0.535=71377 Па

Графа 5. 1)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*33354)/98100=0.34 кг/см²

33354 Па – Х

2)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*53366)/98100=0.544 кг/см²

53366 Па – Х

3)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*71377)/98100=0.728 кг/см²

71377 Па – Х

Графа 6. Опыт

Графа 7. 1) (7*1 кг/см²)/250=0.028 кг/см²

2) (18*1 кг/см²)/250=0.072 кг/см²

3) (25*1 кг/см²)/250=0.1 кг/см²

При Р_о=Р_а(0*1 кг/см²)/250=0 кг/см²

Графа 8. 1)98100 Па – 1кг/см² Х=(98100*0.028)/1=2747 Па

Х – 0.028 кг/см²

2)98100 Па – 1кг/см² Х=(98100*0.072)/1=7063 Па

Х – 0.072 кг/см²

3)98100 Па – 1кг/см² Х=(98100*0.1)/1= 9810Па

Х – 0.1 кг/см²

При Р_о=Р_а98100 Па – 1кг/см² Х=(98100*0.1)/1= 0Па

Х – 0 кг/см²
Графа 9. Опыт

Графа 10. h_p=h₂-h₁

1)h_p=0.65-0.35=0.3м. вод. ст.

2)h_p=1.10-0.35=0.75 м. вод. ст.

3)h_p=1.35-0.35=1 м. вод. ст.

При Р_о=Р_аh_p=0.35-0.35=0 м. вод. ст.
_{Графа 11.}   g _hp

1)_ 1000*9.81*0.3=2943 Па

2)_ 1000*9.81*0.75=7357.5 Па

3)_ 1000*9.81*1=9810 Па

При Р_о=Р_{а } 1000*9.81*0=0 Па

Графа 12. 1)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*2943)/98100=0.03 кг/см²

2943 Па – Х

2)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*7357.5)/98100=0.075 кг/см²

7357.5 Па – Х

3)98100 Па – 1кг/см² Х=(1*9810)/98100=0.1 кг/см²

9810 Па – Х

При Р_о=Р_а 98100 Па – 1кг/см² Х=(1*0)/98100=0 кг/см²

0 Па – Х
Графа 13. _Ρ0  _Ρа _Ρм

1. 
   _Ρ0=98100+2747= 100847 Па
   
2. 
   _Ρ0=98100+7063= 105163 Па
   
3. 
   _Ρ0=98100+9810= 107910 Па
   

При Р_о=Р_{а Ρ0=}98100+0= 98100 Па

Графа 14. 1)100847/98100= 1.03 кг/см²

2)105163/98100= 1.072 кг/см²

3)107910/98100= 1.1 кг/см²

При Р_о=Р_а 98100/98100= 1 кг/см²

Графа 15. 1)1.03*10000=10300 кг/м²

2)1.072*10000=10720 кг/м²

3)1.1*10000=11000 кг/м²

При Р_о=Р_а 1*10000=10000 кг/м²