Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

• Название: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
• Дата: 31.03.2023
• Размер: 4.09 Mb.
• Имя файла: virtualnyj-laboratornyj-praktikum_color.docx
• Тип: Практикум; #1027990
• страница: 3 из 31

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

1. 
   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.
   
2. 
   Подтвердить на основании опытных данных основное уравнение гидростатики и закон Паскаля.
   
3. 
   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 𝑝_0изб = 0, а во втором 𝑝_0изб > 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 𝑝_0изб до 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)

1. 
   Для наполнения колонны водой откройте вентиль подачи воды, щелкнув по нему левой кнопкой мыши.
   
2. 
   Для прекращения наполнения колонны водой закройте вентиль подачи воды, щелкнув по нему левой кнопкой мыши.
   
3. 
   Для перемещения камеры к основным элементам (манометрам и линейке) щелкните по ним левой кнопкой мыши.
   
4. 
   Возврат камеры в отдаленное положение осуществляется щелчком правой кнопки мыши.
   

5. 
   В режиме просмотра линейки используйте клавиши ВВЕРХ и ВНИЗ для перемещения камеры.
   
6. 
   Для регулирования внешнего давления в колонне используйте соответствующие вентили, щелкая по ним левой кнопкой мыши.
   
7. 
   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

1. 
   Что такое гидростатическое давление и каковы его свойства?
   
2. 
   Поясните, что такое абсолютное и избыточное гидростатическое давление и какова связь между ними.
   
3. 
   Объясните, что понимают под терминами «внешнее давление» и
   

«весовое давление».

4. 
   Напишите и поясните основное уравнение гидростатики.
   
5. 
   Сформулируйте закон Паскаля.
   
6. 
   Назовите приборы для измерения избыточного гидростатического давления и поясните принципы их действия.
   
7. 
   Поясните, что такое пьезометрическая высота.
   
8. 
   В чем состояло принципиальное отличие в условиях проведения первого и второго опытов?
   
9. 
   Для чего нужно знать превышение оси вращения стрелки пружинного манометра над точкой его подключения?
   
10. 
    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	pМ  p0 1	Па						h1 = … м h2 = …м h3= …м zм2 = … м zм3 = …м ρ = 1000 кг/м3 g = 9,81 м/с2
		pМ 2	Па
		pМ 3	Па
2	Избыточное гидростатическое давление в точках 1, 2, 3	p1  pМ  p0 1	Па
		𝑝2 = 𝑝м2 + 𝜌𝑔𝑧м2	Па
		𝑝3 = 𝑝м3 + 𝜌𝑔𝑧м3	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	∆𝑝ср − ∆𝑝0 𝐸∆𝑝𝑜 = ∆𝑝ср · 100	%
		∆𝑝ср − ∆𝑝2 𝐸∆𝑝2 = ∆𝑝ср · 100	%
		𝐸 = ∆𝑝ср − ∆𝑝3 · 100 ∆𝑝3 ∆𝑝ср	%

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