Departamentul "Fundamentele teoretice ale Ingineriei Termice și Hidromecanicii"
Măsurarea hidrostatică
presiune cu lichid
și dispozitive mecanice
Instrucțiuni metodice la
Compilatoare: EV STEFANYUK, LI BABENKOVA, BV AVERIN.
Măsurarea presiunii hidrostatice utilizând instrumente lichide și mecanice: Metoda. decret. la laborator. numărul de muncă 1. / Samar. de stat. tehn. Univ; Comp. . . Samara, 20 de ani.
Instrucțiunile metodice sunt destinate studenților speciali. 280103 la efectuarea lucrărilor de laborator la cursurile "Hidraulică", "Hidromecanică", "Hidraulică și acționări hidraulice".
În lucrare se oferă informații scurte din cursurile profilului hidraulic din secțiunea "Hidro statică". Se oferă descrierea stației de laborator "Hydrostatics HS", care permite efectuarea lucrărilor de laborator: "Măsurarea presiunii hidrostatice cu ajutorul dispozitivelor lichide și mecanice". Sunt expuse metodologia de efectuare a lucrărilor de laborator, procedura de efectuare a calculelor cantităților investigate, forma unui tabel pentru înregistrarea rezultatelor experimentelor, precum și întrebări pentru auto-examinarea studenților.
Publicat conform deciziei consiliului editorial-editorial al SamSTU
Scopul lucrării: stăpânirea metodelor de măsurare a presiunii hidrostatice.
În pregătirea pentru muncă, în procesul de realizare a lucrării și în procesarea rezultatelor experimentelor, este necesar:
- să se familiarizeze cu diferite dispozitive pentru măsurarea presiunii
- determinați presiunea sub capacul rezervorului în funcție de piezometru, contorul manovacuum în formă de U și contorul manovacuum al bateriei și comparați-le cu citirile dispozitivului mecanic.
- Calculați presiunea absolută din rezervor.
SCURTĂ INFORMAȚII TEORETICE.
1. Concepte de baza ale hidrostaticii.
Hidrostatică - o secțiune de hidromecanică, care examinează condițiile și legile echilibrului fluidelor sub influența forțelor aplicate acestora, precum și impactul lichidelor în repaus cufundat în corp și pereții vaselor de sânge lor. Hydrostatics consideră distribuția presiunii într-un fluid în stare de repaus, determinarea mărimii, direcției și punctului de aplicare a forței de presiune a lichidului pe pereții plane și curbate.
Dacă forța acționează asupra zonei elementare, atunci este tensiunea forțelor de suprafață în punctul în care este contractat tamponul având n normal. Unitatea de presiune (tensiunea de compresiune normală) din sistemul SI este Pa ().
Presiunea dintr-un punct este o funcție a coordonatelor unui punct și nu depinde de orientarea amplasamentului pe care operează.
În hidrostatice, sunt luate în considerare presiunea absolută, excesul (presiunea ecartamentului) (), presiunea de vid și presiunea atmosferică ().
Dacă lichidul de repaus este într-o stare neîntreruptă, adică nu există presiuni de compresiune, atunci presiunea hidrostatică este zero: = 0. Valorile presiunilor calculate din acest zero sunt numite valori absolute.
Presiunea excesivă (în gabarit) în volumul A este excesul de presiune absolută asupra presiunii atmosferice:
Presiunea de vid în t. V este formată ca un defect al presiunii absolute la presiunea atmosferică:
Dacă presiunea este cunoscută în orice punct 0 al fluidului în stare de repaus, presiunea la un alt punct 1 din acest lichid poate fi determinată din formula hidrostatică de bază:
unde este distanța verticală de la punctul de studiu la punctul 0, cu condiția ca punctul 0 să fie situat deasupra punctului 1 sau, ceea ce este același lucru, adâncimea punctului 1 față de punctul 0; este densitatea lichidului; accelerarea gravitației. Termenul reprezintă presiunea suplimentară în greutate a coloanei de lichid în înălțime. În cazul în care punctul 0 se află pe suprafața liberă a lichidului, acesta este egal cu presiunea fazei gazoase situată deasupra suprafeței lichidului (presiunea externă). În cazul particular, presiunea atmosferică deasupra suprafeței libere:
Din formula hidrostatică 3 rezultă că orice modificare a presiunii externe determină o schimbare a presiunii în toate punctele lichidului de repaus la aceeași valoare. Această concluzie este cunoscută sub numele de legea lui Pascal.
Din formula (3), scrisă în formă, rezultă că valorile excesului, vidului și presiunilor absolute pot fi exprimate în termeni de cantități liniare:
În formulele (4) - (6) se desemnează:
Când presiunea este măsurată de dispozitivele lichide din cauza dilatării
2. Instrumente pentru măsurarea presiunii.
Dispozitivele lichide sunt utilizate pe scară largă datorită simplității și preciziei lor ridicate. Valoarea presiunii măsurate se găsește prin formulele hidrostatice (3) și înălțimile corespunzătoare prin formule
Fig. 1. Măsurarea presiunii în exces și presiune cu un piezometru
Cel mai simplu dispozitiv lichid este un piezometru - un tub transparent, al cărui capăt este coborât până la punctul studiat, celălalt fiind deschis la atmosferă (figura 1). Presiunea în exces la punctul A este determinată de înălțimea piezometrică, presiunea de vid în punctul B este înălțimea de vid:
Presiunea absolută la punctul A poate fi determinată din altitudinea redusă - înălțimea coloanei lichide din tubul etanș, din care este îndepărtat aerul, astfel încât presiunea pe suprafața liberă din el să fie aproape de zero.
Pentru măsurarea diferenței (scăderii) presiunii este manometrul în formă de U (figura 2). Valoarea presiunii este de asemenea determinată de formulele (7).
Fig. 2. Manometru în formă de U
Un dezavantaj semnificativ al dispozitivelor lichide îl reprezintă îngrădirea intervalului de presiuni măsurate. Extindeți acest interval utilizând mai multe manometre în formă de U conectate în serie. Un astfel de dispozitiv este numit metru de manovacuum pentru baterii (Figura 3).
Fig. 3. Contorul manovacuumului bateriei.
Presiunea aerului din rezervor este echilibrată de diferențele de nivel ale lichidului din tuburile manometrului. Pentru citirile manometrului bateriei din fig. 3 Calcularea presiunii ecartamentului în rezervor se determină prin însumarea tuturor diferențelor de nivel de la capătul deschis până la atașarea la rezervor:
Presiunea de greutate a aerului la capătul din stânga al manometrului bateriei este neglijabilă datorită micșorării acestuia.
DESCRIEREA STANDULUI DE LABORATOR
Standul constă dintr-o masă de lucru 1 (Figura 4), fixată pe rezervorul 2 și ecranul 3 cu un manometru de baterie PZ. Alături de masă este un scut de piezometre de perete 4. Rezervorul este umplut cu fluid de lucru (apă). Cu ajutorul unui compresor-pompă 5 instalat pe raftul inferior al mesei, se poate crea o presiune în exces sau sub vid sub capacul rezervorului. Modul necesar este furnizat de panoul de comandă 7 și macaralele B1, B2 și B3, B4. Presiunea aerului din rezervor este înregistrată prin dispozitive mecanice - manometrul MN1 și manometrul VN. Genunchii manovacuometrului PP al bateriei sunt umpluți cu apă lichidă (în general, lichidele pot fi diferite). Capătul din stânga al bateriei este conectat la partea superioară a rezervorului umplut cu aer, cea dreaptă este deschisă spre atmosferă.
Pe panoul de perete al piezometrelor 4 există un piezometru P1 conectat la partea rezervorului umplută cu lichidul de lucru și un manometru P2 în formă de U umplut cu apă. Un capăt al manometrului P2 este conectat la partea superioară (aer) a rezervorului, iar al doilea este conectat la un dispozitiv mecanic - manometrul MH2.
Fig. 4. Standul de laborator "Hydrostatics GS"
ORDINEA DE PERFORMANȚĂ
Modul de suprapresiune (testul nr. 1)
Se înregistrează valorile piezometrului P1, corespunzătoare suprafeței libere a lichidului din rezervor la presiunea atmosferică din tabel. 1.
Cu ajutorul unui compresor de pompă, setați rezervorul în modul de suprapresiune. Pentru aceasta, efectuați următoarele operații:
1 Deschideți macaralele B1, B4, B5, B7, B8 și B9;
2. Închideți macaralele B2, B3 și B6;
3. Porniți paharul "Rețea";
4. Apăsați butonul "Start" și setați presiunea necesară (nu> 0,05 kgf / cm2 pe dispozitivul mecanic MN1);
5. Eliberați butonul "Start" și închideți macaralele Bl și B4.
Atenție vă rog! Nu lăsați lichidul de lucru să străpungă prin capătul deschis P1 sub efectul presiunii excesive. Având în vedere inerția lichidului și umplerea lentă a piezometrului, este necesar să se întrerupă timp de 5 minute înainte de a fi citit. În așteptarea stabilizării nivelului lichidului în P1, P2, P3.
6. citirilor piezometrice Secure P1, U - manometrilor forma P2, citirile ,, citirile gauge bateriei și PP dispozitiv mecanic Mn1; înregistrați aceste citiri în Tabelul. 2
7. Resetați suprapresiunea în rezervor prin deschiderea macaralelor B1, B2, B3, B4.
Regimul presiunii de vid (experimentul nr. 2)
Se înregistrează valorile piezometrului P1 corespunzătoare suprafeței libere a lichidului din rezervor la presiune atmosferică;
Cu ajutorul unui compresor cu pompă, setați modul de presiune în rezervor. Pentru a face acest lucru aveți nevoie de:
1. Deschideți macaralele В2, В3, В5, В6, В8, В9;
2. Închideți macaralele B1, B4 și B7;
3. Porniți paharul "Rețea";
4. Apăsați butonul "Start" și setați presiunea necesară (nu> 0,04 pe dispozitivul mecanic VN);
Atenție vă rog! Ar trebui să se asigure că lichidul sub presiunea de vid nu scade la marginea inferioară a piezometrului P1;
5. Eliberați butonul "Start" și închideți macaralele B2 și B3.
6. Pentru a înregistra citirile piezometrului P1, manometrului P2 în formă de U, citirile ,,, manometrului de baterie PZ și indicația dispozitivului mecanic VN; înregistrați aceste citiri în Tabelul. 2
7. Eliberați presiunea în rezervor prin deschiderea macaralelor B1, B2, B3, B4.
Procesarea rezultatelor experimentale
Conform datelor înregistrate în tabel ca rezultat al experimentelor efectuate, efectuați următoarele calcule:
pentru modul de suprapresiune
1. Calculați citirile piezometrului P1 și presiunea excesivă pe piezometru.
2. Calculați presiunea în exces pe manometrul în formă de U.
3. Calculați citirile manometrului de presiune al acumulatorului P3 și presiunea în exces pe manometrul bateriei.
4. Comparați valorile calculate, cu citirile dispozitivului mecanic și calculați eroarea.
5. Înregistrați rezultatele tabelelor.
6. Citiți presiunea atmosferică din barometru. Calculați valorile [Pa] conform indicațiilor dispozitivului mecanic MH1 (BH).
pentru regimul de presiune în vid
Repetați pașii 1-6 cu datele inițiale ale celui de-al doilea experiment.
7. Elaborează concluzii cu privire la rezultatele lucrărilor.
Tabelul 1. Traducerea dimensiunilor.
1. Definiți valoarea absolută a presiunii hidrostatice.
2. Ce se numește exces (presiunea ecartamentului), cum se exprimă în termeni de presiune absolută?
3. Ce se numește presiune de vid, cum se exprimă în termeni de presiune absolută?
4. Listați cele mai comune unități de presiune și indicați ce relație există între ele.
5. Ce principii ale acțiunii dispozitivelor de măsurare a presiunii sunt cunoscute?
6. Care este principiul funcționării dispozitivelor lichide? Avantajele și dezavantajele lor.
7. Scrieți formula de bază a hidrostaticității și explicați componentele acesteia.
8. Formulează legea lui Pascal.
9. Cum se determină presiunea hidrostatică prin manometrul bateriei?
10. Care instrument pentru determinarea presiunii în lucrarea de față este considerat mai precis și este considerat standard pentru calcularea erorii?
când lucrați la laboratorul nr. 1
"Măsurarea presiunii hidrostatice prin intermediul dispozitivelor lichide și mecanice" în laboratorul de pregătire hidraulică.
1. Înainte de a începe munca, este necesar să puneți locul de muncă în ordine, pentru a nu-l agăța de obiecte care nu sunt legate de munca făcută.
2. Studentul este obligat să efectueze numai munca care îi este atribuită.
3. Nu este permisă lucrarea unui student într-un laborator fără profesor sau asistent de laborator.
4. Efectuați o inspecție amănunțită a echipamentelor și dispozitivelor pentru a determina dacă sunt adecvate pentru funcționare. Cablurile electrice, prizele, prizele și întrerupătoarele nu trebuie deteriorate vizibil. Includerea instalației în caz de defecțiuni este interzisă.
5. Este necesar să se includă instalarea la locul de muncă sub supravegherea unui profesor sau a unui asistent de laborator.
6. În timpul însărcinării, studentul nu trebuie să se angajeze în activități externe care nu sunt legate de performanța acestei lucrări.
7. Este interzisă părăsirea unei instalații de operare fără observație.
8. Este interzis să lucrați numai în laborator. O a doua persoană trebuie să fie prezentă pentru a oferi prim ajutor dacă este necesar.
9. Pentru a evita posibilele șocuri electrice, nu atingeți când aparatul este pornit:
a) în același timp, la firele dispozitivului de măsurare și la conducta de încălzire, conducta de apă sau circuitul de închidere;
b) simultan cu corpul dispozitivului de măsurare și cu conducta de încălzire, conducta de apă sau circuitul de închidere;
10. În toate cazurile, în prezența unor semne de urgență, este necesar să opriți imediat instalația și să raportați incidentul instructorului sau asistentului de laborator. Elevilor nu li se permite să depaneze instalațiile de laborator.
11. Instalarea trebuie deconectată imediat dacă se constată o defecțiune la împământarea dispozitivului de protecție atunci când sursa de alimentare se oprește brusc.
12. La sfârșitul operațiunii, instalația trebuie oprită în strictă conformitate cu instrucțiunile date în dezvoltarea metodologică a acesteia.
13. Înainte de a pleca, elevii trebuie să-și pună locul de muncă în ordine și să notifice profesorul despre sfârșitul lucrului.