- •Гидрогазодинамика
- •Оглавление
- •Введение
- •Общие правила техники безопасности
- •Методы исследования в гидрогазодинамике
- •Ошибка каждого измерения будет:
- •Средняя ошибка результата
- •Лабораторная работа 1. Изучение физических свойств жидкости
- •1.1 Цель работы
- •1.2 Задачи работы:
- •1.3 Краткие теоретические сведения
- •1.4 Описание устройства
- •1.5 Задание для выполнения работы
- •1.5.1 Определение коэффициента теплового расширения жидкости
- •1.5.2 Измерение плотности жидкости ареометром
- •1.5.3 Определение вязкости вискозиметром Стокса
- •1.5.4 Измерение вязкости капиллярным вискозиметром
- •1.5.5 Измерение поверхностного натяжения сталагмометром
- •1.5 Контрольные вопросы
- •Лаборатоная работа 2. Измерение давления
- •2.1 Цель работы
- •2.2 Задачи работы
- •2.3 Краткие теоретические сведения
- •2.4 Описание экспериментальной установки
- •2.7 Контрольные вопросы
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Задачи работы
- •3.2 Краткие теоретические сведения
- •3.4 Погрешности измерения. Оценка точности измерения
- •3.5 Описание экспериментальной установки гв-1
- •3.6 Задание для выполнения работы
- •3.6.1 Измерение избыточного давления в воздушной области воздушного резерва
- •3.6.2 Измерение вакуума в воздушной области основного резервуара
- •3.7 Обработка экспериментальных данных
- •3.8 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4. Экспериментальное изучение уравнения бернулли
- •4.1 Цель работы
- •4.2 Задачи работы
- •4.3 Краткие теоретические сведения
- •4.4 Описание измерительных приборов и установки
- •4.4 Задание для проведения работы
- •4.6 Обработка опытных данных
- •4.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5. Изучение структуры потоков жидкости
- •5.1 Цель работы
- •5.2 Задачи работы
- •5.3 Краткие теоретические сведения
- •5.4 Описание устройства
- •5.5 Задание для выполнения работы
- •Лабораторная работа 6. Ламинарный и турбулентный режим движения жидкости
- •6.4 Описание установки
- •6.5 Задание для выполнения работы
- •6.6 Порядок вычислений
- •6.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7. Определение коэффициента сопротивления прямой водопроводной трубы
- •7.1 Цель работы
- •7.2 Задачи работы
- •7.3 Краткие теоретические сведения
- •7.4 Описание опытной установки
- •7.5 Задание для выполнения работы
- •7.6 Обработка результатов опыта
- •7.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8. Определение коэффициентов местных сопротивлений
- •8.1 Цель работы
- •8.2 Задачи работы
- •8.3 Краткие теоретические сведения
- •8.4 Описание установки
- •8.5 Задание для выполнения работы
- •8.6 Обработка опытных данных
- •Лабораторная работа 9. Определение коэффициента расхода и тарировка трубы вентури
- •9.4 Описание установки
- •9.5 Задание для выполнения работы
- •9.6 Обработка опытных данных
- •Лабораторнаяработа 10. Определение коэффициента сжатия, расхода, скорости и сопротивления для малого отверстия в тонкой стенке
- •10.4 Описание установки
- •10.5 Задание для выполнения работы
- •10.6 Порядок вычислений
- •Лабораторная работа 11. Определение коэффициента расхода при истечении жидкости через насадки
- •11.4 Описание установки
- •11.5 Задание для выполнения работы
- •11.6 Порядок вычислений
- •Лабораторная работа 12. Изучение циркуляционног обтекания тел с помощью эгда
- •12.4 Задание для выполнения работы
- •12.5 Описание лабораторного стенда
- •12.6 Порядок проведения работы
- •12.6 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 13. Кавитационные испытания центробежного насоса
- •13.1 Цель работы
- •13.2 Задачи работы
- •13.3 Краткие теоретические сведения
- •13.4 Описание установки
- •13.5 Задание для выполнения работы
- •13.6 Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа 14. Испытание центробежных насосов при параллельном и последовательном включении их в одну сеть трубопроводов
- •14.4 Описание установки
- •14.5 Задание для выполнения работы
- •14.6 Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа 15. Энергетические испытания шестеренного насоса
- •15.4 Описание установки
- •15.5 Задание для выполнения работы
- •15.6 Обработка экспериментальных данных
- •15.7 Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 16. Кавитационные испытания шестеренного насоса
- •16.1 Цель работы
- •16.2 Задачи работы
- •16.3 Краткие теоретические сведения
- •16.4 Описание установки
- •16.5 Задание для выполнения работы
- •16.6 Обработка экспериментальных данных
- •16.7 Контрольные вопросы
3.4 Погрешности измерения. Оценка точности измерения
В общем случае измерение какой-либо физической величины называется операция, в результате которой мы узнаем, во сколько раз измеренная величина больше или меньше величины, принятой за единицу. Никакое измерение не может быть абсолютно точным.
Различают три основных типа ошибок измерения.
1. Систематические. Величина этих ошибок одинакова во всех измерениях в одних и тех же условиях. К систематическим относят обычно инструментальные погрешности, т. е. обусловленные ошибками приборов. Закономерность в появлении и повторяемости величин ошибок позволяет оценить систематические погрешности в измерениях и в большинстве случаев устранить или уменьшить.
2. Случайные. Величины случайных ошибок различны даже для измерений, выполненных одинаково. Случайные погрешности обусловлены рядом причин, действия которых неодинаковы в каждом опыте и не могут быть уточнены (например, колебание воздуха, воздействующего неодинаково на чашки весов, пылинки, осевшие на одну из чашек, гистерезис, трение в механизмах и др.). Влияние случайных ошибок на точность измерений оценивают с помощью теории ошибок, основанной на теории вероятности.
3. Промахи. Эти ошибки являются следствием недостатка внимания экспериментатора. Для устранения промахов необходима аккуратность и тщательность в работе и записях результатов.
Каждое измерение должно анализироваться на достоверности, анализ позволяет установить доверительные интервалы при практическом использовании результатов измерения. Качество результатов измерения характеризуют абсолютные и относительные ошибки. Разность между измеренным Y и истинным А значением называется абсолютной ошибкой:
. (3.8)
Однако качество результатов измерений проще характеризовать относительной ошибкой, %:
. (3.9)
Абсолютная погрешность функции нескольких переменных определяется из соотношений:
, (3.10)
где – абсолютная погрешность измеряемых величин.
Относительную погрешность измеряемых величин определяют по классу точности приборов и используют величины абсолютных ошибок, взятые из справочника. При хорошей точности экспериментальных работ, связанных с измерением давления, величина относительной ошибки не превышает 0,55 %.
3.5 Описание экспериментальной установки гв-1
В основе работы установки лежит гидростатическое действие, заключающееся в том, что измеряемое давление уравновешивается давлением столба жидкости определенной плотности.
В данной работе давление измеряется с помощью пьезометров (обратных пьезометров-вакуумметров). Пьезометр обычно представляет собой стеклянную трубку, один конец которой сообщается с атмосферой, а другой соединен с местом измерения давления. Под действием силы давления жидкость в пьезометре поднимается на высоту h, называемую пьезометрической высотой, измеряемую по линейной шкале. Высота h определяет избыточное (вакуумметрическое) давление. Пьезометры применяются для измерения малых давлений (до 20–30 кПа), а также там, где требуется высокая точность измерений.
Принципиальная схема установки показана на рис. 3.1, а ее общий вид –на рис. 3.2, обозначения на рисунках соответствуют друг другу. В верхней части установки в полости корпуса расположен основной резервуар 1, представляющий замкнутый объем, частично заполненный водой. Измеряется давление в воздушной области основного резервуара, которая с помощью крана 3 может соединяться с атмосферой.
В нижней полости корпуса находится резервуар обратного пьезометра 5, также частично заполненный водой. В воздушной области этого резервуара постоянно поддерживается атмосферное давление.
Оба резервуара имеют краны для подключения пьезометров и слива воды – 6, 7. Избыточное давление в воздушной области основного резервуара создается ручным компрессом 8. Для разряжения в той же области предусмотрен водоструйный насос 9, питаемый от водопроводной сети. Рабочей жидкостью в одном пьезометре 10 является вода, а в другом 11 – спирт.
Пьезометры 10, 11 предназначены для измерения избыточного давления либо вакуума. Пьезометр 13, который соединен с нижней точкой основного резервуара, предназначен для измерения абсолютного гидростатического давления. Для измерения вакуума дополнительно установлен обратный пьезометр 12. Перечень графических символов, применяемых в установке, приведен в табл. 3.1.