Лабораторная работа №2-3 Изучение приборов для измерения давления. Измерение гидростатического давления по дисциплине - файл

скачать (65 kb.)

Министерство НАУКИ И ВЫСШЕГО образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

НОЦ им. Н.И. Бутакова

13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»

Лабораторная работа №2-3
Изучение приборов для измерения давления. Измерение гидростатического давления

по дисциплине:

Механика жидкости и газа

Исполнитель:
студент группы	5Б95	Шуляев С.А.	04.12.2021

Руководитель:	Крайнов Д.А.
преподаватель

Томск – 2021

Цель работы: изучение устройства и принципа действия жидкостных приборов для измерения давления. Приобретение навыков по измерению гидростатического давления жидкостными приборами.

Общие сведения:

Ртутный барометр состоит из вертикальной стеклянной трубки с миллиметровой шкалой и закрытым верхним концом, которая заполнена ртутью, и чаши с ртутью, в которую опущена трубка нижним концом.

Для демонстрации других приборов служит устройство, которое выполнено прозрачным и имеет полость 1, в которой всегда сохраняется атмосферное давление, и резервуар 2, частично заполненный водой (рисунок 1, а). Для измерения давления и уровня жидкости в резервуаре 2 служит жидкостные приборы 3, 4 и 5. Они представляют собой прозрачные вертикальные каналы со шкалами, размеченными в единицах длины.

Однотрубные манометр (пьезометр) 3 сообщается верхним концом с атмосферой, а нижним – с резервуаром 2. Им определяется манометрической давление на дне резервуара.

Уровнемер 4 соединен обоими концами с резервуаром и служит для измерения уровня жидкости H в нем.

Мановакуумметр 5 представляет собой U – образный канал, частично заполненный жидкостью. Левым коленом он подключен к резервуара 2, а правым – к полости 1 и предназначен для определения манометрического (рисунок 1, а) или вакуумметрического (рисунок 1, б) давлений над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2. Давление в резервуаре можно изменять путем наклона устройства.

При повороте устройства в его плоскости на 180 против часовой стрелки (рисунок 1, в) канал 4 остается уровнемером, колено мановакуумметра 5 преобразуется в пьезометр 6, а пьезометр 3 – в вакуумметр (обратный пьезометр) 7, служащий для определения вакуума над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2.

Абсолютное давление в любой точке покоящейся жидкости определяется по основному уравнению гидростатики:

Где р₀- абсолютное давление на свободной поверхности жидкости.

ρ - плотность жидкости.

H - глубина погружения точки под свободной поверхностью.

В работе вычисляется давление в заданной точке через показания различных приборов, и затем сравниваются результаты, полученные двумя путями.

Рисунок 1 – Схема устройства №2:

1 – полость с атмосферным давлением; 2 – опытный резервуар; 3 – пьезометр; 4 – уровнемер; 5 – мановауумметр; 6 – пьезометр; 7 – вакуумметр

Порядок выполнения работы:

В резервуаре 2 над жидкостью создать давление выше атмосферного ( ), о чем свидетельствует повышение уровня жидкости в пьезометре 3 над уровнем в резервуаре и прямой перепад уровней в мановакуумметре 5 (рисунок 1, а). Для этого устройство поставить на правую сторону, а затем поворотом его против часовой стрелки отлить часть жидкости из левого колена мановакуумметра 5 в резервуар 2.
Снять показания пьезометра , уровнемера H и мановакуумметра .
Вычислить абсолютное давление на дне резервуара через показания пьезометра, а затем – через величины, измеренные уровнемером и мановкуумметром. Для оценки сопоставимости результатов давления на дне резервуара двумя путями найти относительную погрешность.
Над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2 создать вакуум ( ), когда уровень жидкости в пьезометре 3 становится ниже, чем в резервуаре, а на мановкуумметре 5 появляется обратный перепад (рисунок 1, б). Для этого поставить устройство на левую сторону, а затем наклоном вправо отлить часть жидкости из резервуара 2 в левое колено мановакуумметра 5. Далее выполнить операции по п.п. 2 и 3.
Перевернуть устройство против часовой стрелки (рисунок 1, в) и определить манометрическое или вакуумметрическое давление в заданной преподавателем точке C через показания обратного пьезометра 7 и уровнемера 4.

Результаты измерений:

Таблица 1

№	Наименование величин	Обозначения, формулы	Условия опыта
№	Наименование величин	Обозначения, формулы
1	Пьезометрическая высота, м		0,124	0,02
2	Уровень жидкости в резервуаре, м	H	0,064	0,06
3	Манометрическая высота, м		0,06	—
4	Вакуумметрическая высота, м		—	0,038
5	Абсолютное давление на дне резервуаре по показанию пьезометра, Па
6	Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью, Па			—
6	Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью, Па		—
7	Абсолютное давление на дне резервуаре через показания мановакуумметра уровнемера, Па
8	Относительная погрешность результатов определения давления на дне резервуаре, %		0

Для :

Определим абсолютное давление на дне резервуаре по показанию пьезометра:

Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью:

Абсолютное давление на дне резервуаре через показания мановакуумметра и уровнемера:

Найдем относительную погрешность:

Для :

Абсолютное давление на дне резервуаре по показанию пьезометра:

Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью:

Абсолютное давление на дне резервуаре через показания мановакуумметра уровнемера:

Относительная погрешность:

Вывод:

В данной лабораторной работе мы научились определять давление путём измерения разности уровней сообщающихся сосудов. Для оценки сопоставимости результатов давления на дне резервуара двумя путями была найдена относительная погрешность, которая равна и .