Основные положения и зависимости

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ В ЗАМКНУТОЙ ПОЛОСТИ

Методические указания к лабораторной работе № 1

для студентов всех форм обучения

Пермь 2012

Составители: Горбунов А. В., Квашнин А. И., Хазанов М. И.

Измерение давления в замкнутой полости: Методические указания к лабораторной работе № 1 для студентов всех форм обучения / сост. А.В. Горбунов, А.И. Квашнин, М.И. Хазанов. / Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012г. – 20 с.

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Гидравлики и гидравлических машин» 1 марта 2012 г.

Завкафедрой

гидравлики и гидравлических машин,

д.т.н., профессор Е.М. Набока

Изложены краткие теоретические сведения по гидростатике, приборы для измерения избыточного давления и вакуумметрического давления. Дано описание учебной установки «Гидростатика ГС-01», порядок выполнения лабораторной работы и обработки экспериментальных данных.

Иллюстраций 7. Библиография 6 назв. Таблицы 2.

Ó Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2012 г.

ЦелЬ работы

1.1. Измерить избыточное и вакуумметрическое давления в замкнутой полости с помощью пружинных манометра и вакуумметра, а также пьезометров с водой и индустриальным маслом; установить погрешность измерения давления пьезометрами относительно показаний манометра и вакуумметра.

1.2. Понять связь между абсолютным, избыточным и вакуумметрическим давлениями; закрепить знания по единицам измерения давления.

1.3. Научиться определять погрешности измерения давления разными приборами и делать выводы о точности приборов.

ЗАДАНИЕ

2.1. Изучить материал, изложенный в настоящих указаниях.

2.2. Изучить устройство учебной установки «Гидростатика ГС-01», обратив особое внимание на приборы, их установку, градуировку шкал, цену деления, точность, с которой могут быть сняты показания.

2.3. Произвести три измерения с избыточным давлением и три измерения с вакуумметрическим давлением. Определить погрешности измерений пьезометрами, принимая за действительную величину избыточного (вакуумметрического) давления показания манометра (вакуумметра).

2.4. Определить погрешности измерения избыточного давления 0,3 кгс/см² приборами учебной установки, сделать вывод какой прибор наиболее точный, а какой прибор наименее точный для данного измерения.

2.5. Проанализировать, результаты произведенных измерений избыточных давлений с учетом найденных погрешностей приборов в области давлений эксперимента.

2.6. Подготовить отчет по работе.

ОСНОВНЫЕ положения и зависимости

Гидростатика – раздел гидромеханики, в котором изучаются законы равновесия жидкости и ее взаимодействие с твердыми поверхностями и телами. В жидкости рассматривается действие двух категорий сил: массовые (объемные) и поверхностные. Поверхностная сила может быть разложена на нормальную (сила давления) и тангенциальную (сила трения) составляющие. Давление в точке равно пределу, к которому стремится среднее нормальное напряжение, при стремлении площадки к нулю:

, (1)

где p – гидростатическое давление; D P /D S – среднее нормальное напряжение; Δ S – элементарная площадка; Δ P – элементарная сила давления.

Согласно основному уравнению гидростатики абсолютное давление в какой-либо точке покоящейся жидкости определяется зависимостью

, (2)

где p – абсолютное давление в данной точке объема жидкости; p ₀ – давление на внешней или свободной поверхности по отношению к данному объему, в частном случае – атмосферное давление; ρ gh – избыточное (весовое) давление; ρ – плотность жидкости; g – ускорение силы тяжести; h – заглубление точки измерения абсолютного давления относительно внешней (свободной) поверхности.

Абсолютное давление, выражаемое зависимостью (2), это давление, при измерении которого за начало отсчета принимают абсолютный нуль давления. Абсолютный нуль давления может существовать либо в замкнутом объеме, из которого удалены все молекулы, либо при полном прекращении движения молекул, т.е. при абсолютной температуре равной 0 К. (ГОСТ 8.271-77 ГСИ).

Атмосферное давление это абсолютное давление околоземной атмосферы.

Давление сверх атмосферного - называется избыточным (манометрическим). Оно равно разности между абсолютным и атмосферным давлением:

. (3)

Если на свободную поверхность жидкости действует атмосферное давление, то абсолютное давление равно избыточному давлению и определяется только давлением столба жидкости высотой h:

. (4)

Давление недостающее до атмосферного называется вакуумметрическим давлением. Оно равно разности между абсолютным и атмосферным давлением, поэтому изменяется от нуля до – p _атм.

. (5)