1.2 Описание установки

Установка (рисунок 1.1) представляет собой толстостенный стальной цилиндр 1, частично заполненный водой, уровень которой измеряется водомерной трубкой 2 со шкалой 3.

Для изменения гидростатического давления над свободной поверхностью жидкости (в точке А) и в точках В и С, заглублённых под уровень соответственно на и , подключены пружинные манометры , , .

В пространство над свободной поверхностью можно подавать сжатый воздух от компрессора 5. В крышке цилиндра имеется предохранительный клапан 2, отрегулированный на давление 500 кПа (на рисунке 1.1 не показан).

1.3 Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

Необходимо выполнить два опыта, обеспечив в первом , а во втором - .

Опыт № 1. Включить наполнение колонны и залить её до уровня h>2,4 м. Измерить с помощью водомерной трубки 2 и шкалы 3 глубины погружения и точек В и С, а также превышения и осей вращения стрелок манометров и над точками их подключения. Затем измерить показания всех трёх манометров ( , , ). Полученные данные записать в таблицу 1.1 (графы 4 и 6).

Опыт № 2. Включить компрессор для подачи сжатого воздуха в цилиндр 1. Довести до величины, указанной преподавателем, после чего компрессор отключить. Далее измерить одновременно показания манометров . Результаты измерений записать в графу 5 таблицы 1.1.

Выполнить все вычисления, предусмотренные таблицей 1.1. Дать заключение по результатам работы.

1.4 Контрольные вопросы

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 принцип их действия.

7. В чём состояло принципиальное отличие в условиях проведения первого и второго опытов?

8. Для чего нужно знать превышение оси вращения стрелки пружинного манометра над точкой его подключения?

9. Что такое вакуум?

Таблица 1.1

№ позиций	Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин		Единица измерения	Результаты измерений и вычислений		Примечания
				Опыт № 1	Опыт № 2
1	2		3	4	5	6
1	Показания манометров		Па
			Па
			Па
2	Избыточное гидростатическое давление в точках А, В, С		Па
			Па
			Па
3	Приращение избыточного гидростатического давления		Па
			Па
			Па
4	Средняя величина приращения избыточного гидростатического давления		Па
5	Относительные отклонения приращений давления в точках А, В, С от средней его величины		-
			-
			-
Примечание - Индексы «1» и «2» у величин гидростатического давления (см. позицию 3 таблицы) обозначают номер опыта.

10. Что такое вакуумметрическое давление?

11. Как связаны абсолютное и манометрическое давления?

12. Как связаны манометрическое и вакуумметрическое давления?

13. В каких пределах может меняться абсолютное, манометрическое и вакуумметрическое давления?

14. В каких размерностях измеряется гидростатическое давление и как эти размерности связаны между собой?

15. Есть ли разница в понятиях «манометрическое давление» и «избыточное давление»?

16. Есть ли разница в понятиях «атмосферное давление» и «техническая атмосфера»?

17. Что такое пьезометрическая высота, и как она определяется?

18. Что такое вакуумметрическая высота и как она определяется?

19. Есть ли разница в понятиях «пьезометрическая высота» и «манометрическая высота»?

20. Напишите основное уравнение гидростатики в двух видах.

21. В чем заключается геометрический смысл основного уравнения гидростатики и его членов?

22. В чем заключается энергетический смысл основного уравнения гидростатики и его членов?

23. Есть ли разница в понятиях «пьезометрическая высота» и «пьезометрический напор»?

24. Что такое эпюра гидростатического давления?

25. Какими свойствами обладает эпюра гидростатического давления?

26. По каким принципам строится эпюра гидростатического давления?

27. Как определить силу гидростатического давления на плоскую стенку?

28. Что такое «центр давления»?

29. Как расположен центр давления относительно центра тяжести?

30. В каком случае центры давления и тяжести совпадают?

31. Как определить положение центра давления?

32. На какой глубине находится центр давления прямоугольной плоской стенки, залитой с одной стороны жидкостью до уровня ?

33. Как определить силу гидростатического давления на криволинейную поверхность?

34. Как определить горизонтальную составляющую силы гидростатического давления на криволинейную стенку?

35. Как определить вертикальную составляющую силы гидростатического давления на криволинейную стенку?

36. Что такое «тело давления»?

37. В каком случае тело давления вызывает подъемную силу?

38. От чего зависит направление вертикальной составляющей силы гидростатического давления на криволинейную стенку?

39. Под каким углом к горизонту направлена сила гидростатического давления на криволинейную стенку?

40. Как соотносятся между собой силы абсолютного и избыточного гидростатического давления на плоскую вертикальную прямоугольную стенку, высотой 10 метров, залитую водой с одной стороны?

41. Как изменится сила избыточного гидростатического давления на плоскую прямоугольную стенку, залитую жидкостью с одной стороны, если уровень этой жидкости упадет вдвое?

Работа 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПЫТНЫМ ПУТЕМ

СЛАГАЕМЫХ УРАВНЕНИЯ Д. БЕРНУЛЛИ

ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ НЕРАВНОМЕРНОМ

ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Цель работы:

1. Определить опытным путем слагаемые z, p/g, u²/2g уравнения Д. Бернулли для сечений I-I…II-II, а также потери полного напора h`_w1-2 между сечениями (рисунок 2.1).

2. Вычислить средние скорости потока и отвечающие им скоростные напоры u²/2g для указанных живых сечений потока жидкости.

3. Построить в масштабе по опытным данным пьезометрическую линию и линию полного напора (рисунок 2.1).