4 Вопросы для самоподготовки к выполнению и защите практической работы
1. Сформулируйте определение жидкости и назовите ее основные свойства.
2. Перечислите основные приборы для измерения физических свойств жидкости.
3. Выполните схему и опишите принцип действия прибора Энглера.
5 Список литературы
Основная
Основы гидравлики и теплотехники: учебник для студ. сред. проф. Образования/ Брюханов, А.Т. Мелик-Аракелян, В.И. Коробко. - 4-е изд., стер. – М.: Изд-во «Академия», 2012.-253с. (23-42)
Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика. – М.: ИНФА-М, 2008. – 432 с. (12-38)
Метревели В.Н. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: Учеб. пособие для вузов / КН. Метревели. – 2-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 192 с.: ил. (35-63)
Интернет – ресурс:
Электронная библиотека.- Форма доступа: http://www.techgidravlika.ru
Тесты, проверочные работы по гидравлике - Форма доступа: http://gidravl.narod.ru
Практическая работа №2
ТЕМА: Решение задач на законы гидростатики.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: «Применяя основной закон гидростатики определить гидростатическое давление».
1 Основные теоретические положения
Основное уравнение гидростатики имеет вид:
Р =
+
=
+
(16)
Р – полное абсолютное гидростатическое давление внутри жидкости на глубине h относительно свободной поверхности;
- давление на свободную поверхность.
В основе приборов служащих для измерения давления лежит принцип сообщающихся сосудов.
Предположим
что имеются два сообщающихся сосуда А
и В, заполненных различными жидкостями
удельного веса
и
. Сосуды закрыты и давления на свободных
поверхностях жидкости в них соответственно
равны
и
Рисунок
1
Пусть
поверхностью раздела жидкостей является
поверхность ab в сосуде А и слой жидкости
в этом сосуде равен
.Определим в этих условиях положение
уровня жидкости в сосуде В. Гидростатическое
давление в плоскости аЬ, в соответствии
с основным уравнением гидростатики
будет равно
(17)
если определять его, исходя из известного давления на поверхности жидкости в сосуде А.
С другой стороны,
(18)
где
- искомая глубина нагружения поверхности
аЬ под уровнем жидкости в сосуде В.
Отсюда получаем условие для определения
величины h2:
+
=
+
(19)
В
частном случае, когда сосуды открыты
(давления на свободных поверхностях
равны атмосферному давлению) и,
следовательно,
=
имеем;
= (20)
откуда
(21)
т. е. в сообщающихся сосудах при одинаковом давлении на свободных поверхностях высоты жидкостей, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны удельным весам жидкостей.
Для измерения величины гидростатического давления применяются различные приборы, которые можно разделить на две основные группы - жидкостные и механические.
Простейшим представителем приборов жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости. Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра (однако, обычно не менее 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединенную к сосуду, в котором необходимо измерить давление.
Пусть давление Р на поверхности жидкости в сосуде будет больше атмосферного. Тогда жидкость в трубке пьезометра поднимется выше уровня жидкости в сосуде на некоторую высоту hп. Гидростатическое давление в точке А жидкости, взятой у основания пьезометрической трубки на глубине h от свободной поверхности жидкости в сосуде, определится по основному уравнению гидростатики:
Рисунок
3.
Рисунок
4
Рисунок 2
=
+
+ h)
(22)
с другой стороны, также имеем:
= Р +
(23)
Таким образом, находим:
Р
=
+
(24)
Отсюда видно, что высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке, так называемая пьезометрическая высота, - характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины.
Пьезометр является очень чувствительным и точным прибором, однако он удобен только для измерения небольших давлений (не свыше 0,5 аmм); при больших давлениях трубка пьезометра получается чрезмерно длинной, что осложняет измерения. В этих случаях применяют так называемые жидкостные манометры
В жидкостных манометрах давление уравновешивается жидкостью большего удельного веса; обычно такой жидкостью является ртуть. Так как удельный вес ртути больше удельного веса воды в 13,6 раза, то при измерении одних и тех же давлений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается более компактным.
Ртутный манометр (рис.3) представляет собой обычно U-образную стеклянную трубку, изогнутое колено которой заполняется ртутью. Под действием давления в сосуде уровень ртути в левом колене манометра понижается, а в правом - повышается. При этом величина гидростатического давления в точке А, взятой на поверхности ртути в левом колене, по аналогии с предыдущим определяется следующим образом:
= Р +
=
+
(25)
Отсюда
Р = + - (26)
В тех случаях, когда необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или же в двух точках жидкости в одном и том же сосуде, применяют дифференциальные манометры. Дифференциальный манометр, присоединенный двум сосудам А и В, представлен на рис.4. Здесь, так же как и раньше, для давления Р на уровне поверхности ртутив левом колене имеем:
Р
=
+
=
+
+
(27)
Откуда
-
=
(
-
)
+
h
(28)
Или, так как - = - h
- = ( - )h (29)
Рассмотренные приборы жидкостного типа применяют при измерении сравнительно небольших давлений. Чаще всего их используют в лабораториях.