Порядок выполнения работы

Опыты проводятся на экспериментальной установке, изображенной на рис.3. Вначале измеряют манометрическое давление и вакуум, а затем - разность давлений.

Измерение манометрического давления. Для измерения манометрического давления открывают краны 14, 15 и 16 и включают компрессор 1. В табл.4 записывают показания пьезометра 7. Плавно прикрывают кран 14 и устанавливают некоторое манометрическое давление в резервуаре 3.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки: 1, 2 – компрессоры типа УКМ-ТУ; 3, 4, 5, 6 – резервуары; 7 – пьезометр открытого типа; 8 – обратный пьезометр; 9 – измерительная шкала; 10, 11 – механические манометры; 12 – механический вакуумметр; 13 – дифференциальный манометр типа ДТ-50; 14, 15, 16 – краны; 17, 18, 19 – вентили

В табл.4 записывают показания манометра 10 и пьезометра 7. Затем устанавливают другое давление, измеряют его и делают аналогичные записи в табл.4. Всего нужно выполнить 3 опыта. После проведения опытов полностью открывают кран 14, а кран 16 закрывают.

Измерение вакуума. Перед измерением вакуума в резервуаре 4, записывают в табл.4 показание обратного пьезометра 8. После этого плавно прикрывают кран 15 и понижают давление в резервуаре 4. В табл.4 записывают показания вакуумметра 12 и обратного пьезометра 8. Затем изменяют величину вакуума в резервуаре 4, и проводят еще два опыта. После окончания опытов кран 15 полностью открывают.

Измерение разности давлений. Для измерения разности давлений в резервуаре 3 с помощью крана 14 устанавливают некоторое манометрическое давление. Затем включают компрессор 2 и устанавливают в резервуаре 6 манометрическое давление, отличное от давления в резервуаре 3. Открывают вентили 17, 18 и 19 на дифманометре 13.

В табл.4 записывают показания манометров 10 и 11, а также показания дифманометра 13. Всего выполняют 3 опыта с различными значениями давлений в резервуарах 3 и 6.

После окончания опытов компрессоры 1 и 2 выключают, а вентили 17, 18 и 19 закрывают.

Таблица 4

Показания приборов и результаты вычислений

Показатель	Ед. изм.	Опыт
		1	2	3
Измерение манометрического давления
1. Показание манометра 10
2. Показание манометра 10 в системе СИ
3. Отметка уровня воды в пьезометре 7 перед началом первого опыта
4. Отметка уровня воды в пьезометре 7 во время опыта
5. Разность отметок = -
6. Удельный вес воды
7. Давление
Измерение вакуума
8. Показание вакуумметра 12
9. Показание вакуумметра 12 в системе СИ
10. Отметка уровня воды в обратном пьезометре 8 перед началом первого опыта
11. Отметка уровня воды в обратном пьезометре 8 во время опыта
12. Разность отметок
13. Вакуум
Измерение разности давлений
14. Показание манометра 10
15. Показание манометра 10 в системе СИ
16. Показание манометра 11
17. Показание манометра 11 в системе СИ
18. Отметка уровня ртути в левом пьезометре дифманометра
19. Отметка уровня ртути в правом пьезометре дифманометра
20. Перепад уровней ртути ∆ в пьезометрах дифманометра 13
21.Удельный вес ртути
22. Разность давлений

Обработка опытных данных

В табл. 4 заносят показания приборов и результаты вычислений.

После таблицы приводят пример расчета на каждый из видов измеряемого давления.

Ниже приводятся некоторые соотношения единиц измерения давления:

1 ат = 736 мм рт. ст. = 1 кгс/см² = 10 м вод.ст. = 98,1 кПа = 0,981 Бар

1 кгс/м² = 9,81 Н/м² (Па)

1 кгс/cм² = 98100 Н/м² (Па)

1 м вод. ст. = 9,81 кН/м² (кПа)

1 мм рт. ст. = 133,3 Н/м² (Па).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ПОКОЯ ЖИДКОСТИ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ СОСУДЕ

Цель работы:

1. Установить экспериментальным путем вид свободной поверхности жидкости во вращающемся цилиндрическом сосуде.

2. Сопоставить результаты опыта с данными теоретического расчета.

Общие положения

Относительным покоем жидкости называется такое состояние, при котором в движущейся жидкости отсутствуют перемещения отдельных ее частиц относительно друг друга и стенок сосуда. Жидкость перемещается как твердое тело.

Частным случаем относительного покоя жидкости является равновесие жидкости в открытом цилиндрическом сосуде, равномерно вращающемся вокруг своей вертикальной оси. Благодаря силам трения, возникающим при движении, стенки вращающегося сосуда будут увлекать за собой жидкость. По истечении некоторого времени вся она будет вращаться вместе с сосудом с той же угловой скоростью , находясь по отношению к стенкам в покое. В результате в жидкости образуется воронка (рис.4).

Рис. 4. Схема экспериментальной установки: 1 – цилиндрический сосуд; 2 – измерительная игла; 3 – координатник; 4 – электродвигатель; 5 – автотрансформатор

На произвольную частицу m, в том числе и на частицу, находящуюся на свободной поверхности жидкости, действует сила тяжести вдоль оси z и сила инерции вдоль осей x и y. Распределение давления в жидкости во вращающемся сосуде может быть описано уравнением

Па, (4)

где p_А – абсолютное гидростатическое давление в рассматриваемой точке, Па;

p₀ – абсолютное поверхностное давление, Па;

ρ – плотность жидкости, кг/м³;

ω – угловая скорость вращения сосуда, 1/с;

r – радиус окружности, описываемой точкой при вращении, м;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

z – ордината рассматриваемой точки, м.

Если рассматриваемая точка располагается на свободной поверхности жидкости, то уравнение (4) можно представить в виде

, м (5)

По уравнению (5) легко построить параболу (рис.4), которой соответствует свободная поверхность жидкости во вращающемся цилиндре.

Рис. 5. Тарировочный график