СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Обработку результатов измерений производят в соответствующих графах формы отчета.
1. Вычисляют избыточное (сверхатмосферное) давление в замкнутой воздушной области по формулам:
где Δh в - разность отсчетов по шкале соответствующих горизонтам воды в правом и левом коленах пьезометра № 1 и 2.
γв = 9810 Н/м3 - объемный вес воды;
2. Вычисляют величины вакуума в замкнутой воздушной области. Для этого, как и в предыдущем случае, сначала находят разность отсчетов по шкалам, отвечающую горизонтам жидкости в левом и правом коленах пьезометров № 1 и № 2, затем эту разность Δh вак умножают на соответствующий объемный вес γв и получают величину вакуума. Определяя вакуум с помощью обратного пьезометра № 4, находят разность отсчетов по шкале, соответствующих горизонтам воды в данном пьезометре при пониженном атмосферном давлении. Эта разность Δh вак, умноженная на объемный вес и будет величиной измеренного вакуума.
Сравнивают величину вакуума, измеренного пьезометрами №1 и № 4.
3. Вычисляют абсолютное давление в замкнутой воздушной области основного резервуара по формулам (1) и (2).
Таблица 2
Результаты измерений по пьезометру 1 (2)
| Номер опыта | Уровень жидкости в правом колене, м | Уровень жидкости в левом колене, м | Разность уровней, Δh | Ризб, Па | Рабс, Па |
Таблица 3
Результаты измерений по пьезометру 3
|
|
|
| Номер опыта | Уровень жидкости, м | Ра, Па | Ризб, Па | Рабс, Па |
Таблица 4
Результаты измерений по пьезометру 4
| Номер опыта | Уровень жидкости в правом колене, м | Уровень жидкости в левом колене, м | Разность уровней, Δh | Ризб, Па | Рабс, Па |
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ,
1. Что такое абсолютное, избыточное давление и вакуум?
2. В каких единицах измеряется давление? Как связаны между собой эти единицы?
3. В каких случаях применяются вакуумметры, манометры, мановакуумметры, тягомеры, напоромеры?
4. Область применения, достоинства и недостатки жидкостных манометров.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«ПРОВЕРКА ОСНОВНОГО ЗАКОНА ГИДРОСТАТИКИ»
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Гидростатика - это раздел гидравлики, в котором изучаются условия и закономерности равновесия жидкостей под действием приложенных к ним сил, а также взаимодействия покоящихся жидкостей на погруженные в них тела и на стенки сосуда.
Основная задача гидростатики - изучение распределения давления в жидкости и определение на этой основе сил, действующих со стороны жидкости на соприкасающиеся с ней тела.
|
|
|
Напряженное состояние жидкости в состоянии покоя обусловлено действием только массовых сил, характеризующих гидростатическое давление. В основу гидростатики положены следующие его свойства:
1. Гидростатическое давление всегда направлено по нормали к площадке, на которую оно действует;
2. В любой точке внутри жидкости оно по всем направлениям одинаково по значению, т.е. является скаляром;
3. Гидростатическое давление в точке является функцией координат этой точки в пространстве.
Уравнение, определяющее гидростатическое давление в любой точке, покоящейся в липкости, является основным уравнением гидростатики. Для его вывода рассмотрим равновесие условно выделенного из объема жидкости параллелепипеда (со сторонами dx, dy, dz).
Вдоль оси X на его боковые грани действуют силы dP 1 x, dP 2 x, заменяющие нагрузку воздействия на выделенный параллелепипед со стороны оставшегося объема жидкости, и массовые силы dFx.
|
будем иметь: |
|
|
Условие равновесия в направлении оси X:
Учитывая, что:
где X - единичная массовая сила, имеем:
Поскольку dy ≠0 и dz ≠0, то обе части уравнения (1) можно разделить на dydz, т.е. отнести к единице площади. Выполнив преобразования имеем:
Аналогичным образом с учетом условий равновесия относительно двух других координатных осей получим дифференциальные уравнения подобного вида:
Разделив каждое из уравнений на массу параллелепипеда, получим следующую систему уравнений равновесия жидкости.
|
Впервые эти равнения были выведены в 1755 году Л. Эйлером и носят его имя.
Сложив почленно все три уравнения, получим:
|
|
Если предположить, что на жидкость действует сила тяжести, то X=Y=0, a Z =-g и, следовательно, вместо уравнения (4) для этого частного случая получим:
После интегрирования и подстановки граничных условий 
и 
имеем:
|
есть глубина расположения произвольной точки h. Тогда:
Из последнего уравнения следует, что абсолютное (полное) гидростатическое давление в любой точке жидкости равно сумме внешнего давления и давления, вызванного силой тяжести столба жидкости, расположенной над рассматриваемой точкой.
|
|
|
Кроме того, данное уравнение показывает, что внешнее давление, действующее на поверхности жидкости, передаётся во все стороны объема жидкости с одинаковой интенсивностью (закон Паскаля).
Из выражения (4) можно получить уравнение поверхности равного давления – поверхности, давление во всех точках которой одинаково (р = const). При р = const dp=0, а так как ρ≠0, то:
Частным случаем такого является свободная поверхность жидкости. Примеры поверхности равного давления приведены на рис.1.2.
|
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является проверка основного закона гидростатики и закона Паскаля.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Лабораторная установка (см. рис.2) состоит из прозрачного прямоугольного резервуара 1, в верхней части которого на оси 2 и винтовом валу 3, скрепленных опорами 4, установлена каретка 5. При вращении винтового вала рукояткой 10 каретки получаем перемещение в горизонтальной плоскости. Вместе с кареткой перемешается и стеклянная трубка 6, служащая для изменения положения точки замера давления в вертикальном направлении. Фиксация положения трубки 6 на различной глубине погружения выполняется крышкой 7 и прокладкой 8 путем завинчивания крышки. Измерение давления в различных точках жидкости осуществляется жидкостным U -образным манометром 9. Связь между манометром и трубкой задания уровней осуществляется посредством гибкого шланга 12. Все составные части установки смонтированы на подставке 11.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!