ЛР10

Казанский государственный технологический университет

Кафедра ПАХТ

Лабораторная работа №1

Измерение давления и вакуума в покоящейся жидкости

Выполнил:

Проверил:

Казань – 2005

Цель работы:

1. ознакомление с методикой измерения давлений и вакуума приборами;

2. измерение нескольких значений избыточного давления и вакуума на свободной поверхности и в точке Д, погруженной в жидкость на глубину Н;

3. перевод измеренных значений давления в единицы СИ;

4. определение расчетных значений избыточного давления в точке Д по основному уравнению гидростатики и сравнение их с измеренными значениями;

5. определение расчетных значений абсолютного давления в точке Д.

Сущность работы:

Важнейшей характеристикой покоящейся жидкости является гидростатическое давление. Оно определяется выражением:

Величина гидростатического давления, возникающего внутри жидкости, находится из основного уравнения гидростатики:

Давление может быть измерено и выражено в различных шкалах. Давление, равное абсолютному нулю, является началом отсчета абсолютной шкалы. Выраженное по этой шкале давление называется абсолютным. В том случае, когда абсолютное давление выше атмосферного, вводится понятие избыточного давления:

При абсолютном давлении, ниже атмосферного вводится понятие вакуума. По шкале вакуума отсчет ведется от давления, равного атмосферному давлению, но в сторону уменьшения давления. Связь между вакуумом и абсолютным давлением выражается формулой:

Единицами измерения давления в международной технической и физической системах единиц является Паскаль. Иногда в качестве меры давления принимают высоту столба жидкости, уравновешивающего данное давление.

Для измерения давления используются различные приборы. В нашей работе используются пьезометры, манометры, вакуумметры и пр.

Пьезометр – стеклянная вертикальная трубка, подключается непосредственно в месте, где необходимо измерить давление. Используется для измерения давлений небольших величин. Избыточное давление в точке присоединения пьезометра можно определить так:

Принцип действия манометров и вакуумметров одинаков. В данной установке использованы жидкостные и пружинные манометры, вакуумметры. Давление в точке присоединения жидкостного манометра определяется по формуле:

Разность давления в двух точках внутри жидкости измеряется с помощью дифференциальных манометров (дифманометров).

В зависимости от места установки манометров, необходимо учитывать поправки:

В показания пружинных приборов также должны быть внесены поправки.

Описание установки:

Установка для измерения давления состоит из резервуара 1, в котором измеряется давление; жидкостных манометров М1 и М2, заполненных рабочей жидкостью – ртутью; мановакуумметра МВ, пьезометра П, пружинного манометра М3 и барометра В. Резервуар частично заполнен глицерином и снабжен уровнемерным стеклом 4. Давление и вакуум над свободной поверхностью жидкости создаются с помощью пылесосов, установленных в нижней части стенда. Пылесосы соединяются с резервуаром трубопроводами, на которых установлены вентили 2 и 3. Приборы для измерения давления присоединены к резервуару с помощью пластмассовых трубок.

Порядок проведения опыта:

Сначала измерили атмосферное давление в помещении по барометру. Далее глубину погружения точки Д. Глубину погружения измеряли по шкале пьезометра при выключенных пылесосах.

После чего, закрыли вентили 2 и 3. Включили один из пылесосов. Медленно открывая вентиль 3, создали постоянное значение избыточного давления. Измерили избыточное давление над свободной поверхностью жидкости. Выключили пылесос и закрыли вентиль 3.

Включили пылесос, создающий разрежение в резервуаре. Плавно открыли вентиль 2, создавая таким образом какое-то постоянное значение вакуума, так же измерили давление над свободной поверхностью жидкости. После проведения всех опытов, отключили пылесос и оставили чуть приоткрытыми вентили.

Таблица измеренных и рассчитанных величин:

Измеренные и рассчитанные величины	Обозначения величин	Обозначения приборов	Единица измерения	Номер опытов
				1	2
1. Глубина погружения точки Д	Н	П	мм	400	400
2. Показания барометра		В	мм рт. ст.	746	746
3. Показания приборов, измеряющих давление над свободной поверх- Ностью		МВ М1	кгс/см² мм рт. ст.	0.05 39	0.04 -19
4. Показания приборов, измеряющих давление в точке Д		М2 П М3	мм рт. ст. мм гл. ст. кгс/см²	62 888 0.09	-3 170 0.02
5. Поправки на положение приборов		М2 М3	мм гл. ст. мм гл. ст.	130 120	156 120
6. Избыточное давление на свободной поверхности жидкости (в СИ). По экспериментальным данным		МВ М1	Па Па	4900 5197	3900 -2532
7. Избыточное давление в точке Д (в СИ). По экспериментальным данным		М2 П М3	Па Па Па	9867 10965 10301	1526 2099 3441
8. Расчетное избыточное давление в точке Д (в СИ)			Па Па	10136 9839	2407 8839
9. Расчетное абсолютное давление в точке Д (в СИ)			Па Па	109577 109280	101848 108280

Расчёты:

Переводим значения, полученные по шкалам приборов в единицы системы СИ для первого опыта:

1)

2)

3)

4)

5)

Аналогично для второго опыта:

1)

2)

3)

4)

5)

Рассчитаем избыточное давление в точке Д (в СИ) для первого опыта:

Для второго опыта:

Расчетное абсолютное давление в точке Д (в СИ) для первого опыта будет равно:

Для второго опыта:

Вывод: в результате проделанной работы, мы ознакомились с методикой измерения вакуума и давлений приборами; измерили по 1-му значению для давления и вакуума; зная зависимости величин, перевили показания приборов в систему СИ и определили расчетные значения абсолютного давления.

6