Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный технический университет – УПИ

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Кафедра «Металлургические технологии»

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу «Механика жидкости и газа»

Студенты гр. 155ПГС

1.___________________ Подпись

2. ___________________ Подпись

3. ___________________ Подпись

Преподаватель

доц., канд. техн. наук Казанцева Н. М.

2006

Лабораторная работа № 1 Измерение и расчет гидростатического давления

Цель работы: изучение разных способов и приборов для измерения гидростатического давления и напора, и определение погрешностей приборов.

Краткие теоретические сведения и основные расчетные формулы

Гидростатическое давление p можно измерить двумя способами:

- величиной силы давления, отнесенной к площади поверхности, на которую эта сила действует;

- высотой столба жидкости, который своим весом создает давление, равное измеряемому.

При этом величину давления рассчитывают по формулам:

р = F / S; (1.1)

p = gh, (1.2)

где F – сила давления, Н;

S – площадь поверхности, м²;

  плотность рабочей жидкости в приборе, кг/м³ ;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

h – высота столба жидкости, равная гидростатическому напору Н, м.

Для измерения давления по первому способу применяют деформационные манометры (пружинные и мембранные). Измерение напора осуществляют жидкостными приборами (пьезометрами и манометрами). В качестве рабочей жидкости в манометрах чаще всего используют воду, ртуть, спирт.

Для расчетов принимаем плотности:

воды _в= 1000 кг/м³; ртути_рт= 13600 кг/м³; воздуха_возд= 1,29 кг/м³.

Давление сухого атмосферного воздуха составляет 1 ат = 10⁵ Па =

= 10 м вод. ст. = 10 000 м возд. ст. = 0,730 м рт. ст.

Различают следующие виды гидростатического давления:

р_а – атмосферное; р_А – абсолютное; р = (р_А  р_а) – избыточное; р_вак = (р_а  р_А) –вакуум.

Связь между ними определяется законом Паскаля

p_А = p₀  p , (1.3)

где р₀ – давление на свободной поверхности жидкости, равное р_а, если сосуд открытый.

Если p_А  p₀ , то p – избыточное давление; если p_А  p₀ , то p – вакуум.

Величина гидростатического напора Н определяется по формуле

(1.4)

Схема и описание лабораторной установки

Рис. 1.1. Схема лабораторной установки

В состав лабораторной установки (рис. 1.1) входят: поршневой насос 1, соединительный трубопровод2, трехходовой кран3, ртутный чашечный однотрубный манометр4, пружинный манометр5, мембранный манометр6, пьезометр7, нижний конец которого опущен в воду, а верхний открыт в атмосферу, герметично закрытый водяной резервуар8, к которому по трубопроводу2подается давление, создаваемое насосом1.

Примечание: на стенде установлено последовательно два мембранных манометра с различными измерительными шкалами (на схеме показан только один).

Порядок проведения опытов и вычислений

Установив трехходовой кран в положение, обеспечивающее связь насоса с манометрами, движением рукоятки насоса создать давление в системе и замерить его, снимая показания на всех манометрах одновременно.

ВНИМАНИЕ! При работе с насосом следите, чтобы создаваемое давление не превышало 2,5 м вод. ст. по показаниям пьезометра.

Жидкостными приборами  ртутным манометром и пьезометром измеряется напор, деформационными манометрами измеряется давление в единицах, указанных на шкалах приборов. Замеренные величины давления и напора вносятся в соответствующие графы таблицы основных замеров и расчетов.

Остальные графы таблицы заполняются по результатам пересчета давления и напора по указанным выше формулам.

Относительную погрешность прибора , %, определяют по отношению разности показаний соответствующего манометра и пьезометра, к показаниям пьезометра, условно принимая их за истинную величину.

, (1.5)

где A _м – показания манометра, Па;

A _п – показания пьезометра, Па.

В соответствии с классами точности деформационных приборов заводского изготовления, определяется максимальная систематическая погрешность прибора.

Расчет выполняется по формуле

_макс= , (1.6)

где К – класс точности прибора, указанный на его циферблате,

N – предельное значение шкалы прибора в соответствующих единицах измерения.

Результаты замеров и расчетов сводятся в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Таблица основных замеров и расчетов

Прибор	Напор, м	Давление			Относит. погрешн., %	К N	Макс. погрешн. прибора, макс
		кг/см2	кг/м2	Па
Ртутный манометр						
Пружинный манометр
Мембранный манометр 1
Мембранный манометр 2
Пьезометр						

Выводы.