М іністерство освіти й науки України

Запорізька державна інженерна академія

Н.В. Беренда

О.В. Новокщонова

І.В. Малишева

Гідрогазодинаміка

Механіка рідини й газу

Методичні вказівки

до лабораторного практикуму

для студентів ЗДІА професійного напрямку

0904 «Металургія»

0905 «Енергетика»

0925 «Автоматизація й комп’ютерно-інтегровані технології»

очного й заочного відділень

Запоріжжя

2007

Міністерство освіти й науки України

Запорізька державна інженерна академія

ГІДРОГАЗОДИНАМІКА.

МЕХАНІКА РІДИНИ Й ГАЗУ

Методичні вказівки

до лабораторного практикуму

для студентів ЗДІА професійного напрямку

0904 «Металургія»

0905 «Енергетика»

0925 «Автоматизація й комп’ютерно-інтегровані технології»

очного й заочного відділень

Рекомендовано до видання

на засіданні кафедри охорони праці

та екології металургійного виробництва

протокол № 3 від 27.12.2006 р.

Запоріжжя

2007

Гідрогазодинаміка. Механіка рідини й газу. Методичні вказівки до лабораторного практикуму для студентів ЗДІА професійного напрямку 0904 «Металургія», 0905 «Енергетика», 0925 «Автоматизація й комп’ютерно-інтегровані технології» очного й заочного відділень /Укл. Н.В. Беренда, О.В. Новокщонова, І.В. Малишева. - Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2007. - с.

Методичні вказівки містять короткі теоретичні відомості по темах лабораторних робіт, опис лабораторних установок, порядок проведення робіт, обробку результатів вимірів, контрольні питання.

Укладачі:

Н.В. Беренда - канд. техн. наук, доцент

О.В. Новокщонова - асистент

І.В. Малишева - асистент

Відповідальний за випуск -

завідувач кафедрою охорони праці та

екології металургійного виробництва

канд. техн. наук, доц. Г.Б. Кожемякін

Зміст

1. Лабораторна робота № 1. Прилади для виміру тиску 4

2. Лабораторна робота № 2. Вивчення режимів руху рідини 22

3. Лабораторна робота № 3. Графічна ілюстрація рівняння

Бернуллі 35

4. Лабораторна робота № 4. Визначення коефіцієнта гідравлічного

тертя 43

5. Лабораторна робота № 5. Визначення коефіцієнтів місцевих

опорів 50

6. Лабораторна робота № 6. Витікання рідини через отвори й

насадки при постійному напорі 57

Додатки 94

Список використаної літератури 98

Лабораторна робота № 1 прилади для виміру тиску

Мета роботи: вивчити засоби виміру тиску й принципи їхньої дії, придбати практичні навички виміру тиску.

1.1 Загальні відомості

На рідину діють масові й поверхневі сили. Масові сили пропорційні масі рідини m (або об'єму рідини V при ). Наприклад, сила ваги, сила інерції й ін. Поверхневі сили пропорційні площі поверхні , на яку вони діють. Наприклад, сила тертя, сила тиску на поверхню й ін.

Результуючу масової й поверхневої сил можна розкласти на складові: нормальну до поверхні ( ) і дотичну до неї ( ). Спрямована усередину рідини нормальна складова , що діє на поверхню , що обмежує виділений елемент рідини, називається силою тиску. Стискаюча напруга, що виникає усередині рідини під дією сили тиску, називається гідростатистичним тиском.

Середній гідростатистичний тиск, тобто сила, що доводиться на одиницю площі поверхні, визначається вираженням

р_ср = .

Границя, до якої прагне це відношення при зменшенні поверхні , називається повним або абсолютним тиском у точці

р =

або

p = ,

де - елементарна сила, ;

- елементарна площадка, на яку діє сила , м².

У SI основна одиниця виміру тиску – Паскаль (Па); 1 Па = 1 . Позасистемні одиниці виміру тиску 1 мм рт. ст. (міліметр ртутного стовпа) і 1 мм вод. ст. (міліметр водяного стовпа) визначаються тиском стовпа висотою h = 110^3 м рідини відповідної густини . Фізична атмосфера (1 атм) відповідає тиску стовпа ртуті висотою 760 мм, технічна атмосфера (1 ат)  735,8 мм.

1 мм вод. ст. = = 9,81 Па;

1 мм рт. ст. = 1 Торр = 133,3224 Па;

1 атм = 760 мм рт. ст. = 760 Торр = 101325 Па;

1 ат = = Па;

1 бар = 1 Па.

Якщо на рідину діє тільки сила ваги, гідростатичний закон розподілу тиску в однорідній важко стисливій рідині має вигляд:

р = р₀ +  ∙ g ∙ h, (1.1)

де р  повний або абсолютний тиск у розглянутій точці, Па;

р₀  тиск на вільній поверхні (поверхневий або зовнішній тиск ), Па;

 відносний (або ваговий тиск), Па;

- глибина занурення розглянутої точки під рівень вільної поверхні, м.

Загальний гідростатичний закон: повний (абсолютний) тиск у будь-якій точці спочиваючої рідини дорівнює зовнішньому тиску, складеному з тиском стовпа рідини висотою .

Закон Паскаля: тиск на вільну поверхню передається в усі точки спочиваючої рідини без змін.

Слідство із закону Паскаля: на будь-якій горизонтальній площині, що перетинає розглянутий спочиваючий об'єм однорідної рідини або газу, тиск постійний.

Звичайно в інженерній практиці використовують не абсолютний тиск р , а його відхилення від атмосферного р_бар.

Якщо повний тиск у розглянутій точці більше атмосферного, то різниця ( ) являє собою перевищення абсолютного тиску над атмосферним і називається манометричним або надлишковим тиском у даній точці:

р_надл = р_ман = р – р_бар = р₀ +   g  h – р_бар. (1.2)

Якщо тиск на вільній поверхні рідини дорівнює атмосферному , то

р_надл =   g  h (1.2 а).

У цьому випадку надлишковий і ваговий тиск збігаються.

Якщо абсолютний тиск у розглянутій точці менше атмосферного, то недостача повного тиску до атмосферного називається вакуумом або розрідженням:

р_вак = р_бар  р. (1.3)

Прилади для виміру тиску досить різноманітні. Вони класифікуються по різних ознаках.

За характером вимірюваної величини прилади розділяють на такі групи:

1. Прилади для виміру атмосферного тиску - барометри.

2. Прилади для виміру різниці абсолютного й атмосферного

тисків, тобто надлишкового й вакуумметричного тисків:

• манометри – прилади, що вимірюють надлишковий тиск ;

• вакуумметри – прилади, що вимірюють вакуум ;

• мановакуумметри – прилади, що вимірюють і надлишковий тиск і вакуум.