- •Лабораторная работа № 1 определение гидростатического давления
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •4. Порядок проведения опытов
- •5. Обработка экспериментальных данных
- •6. Форма отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 построение формы свободной поверхности жидкости в цилиндрическом сосуде, вращающемся вокруг вертикальной оси
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Описание экспериментальной установки
- •4. Порядок проведения опытов
- •5. Обработка опытных данных
- •6. Форма отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 определение режима движения жидкости
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Описание установки
- •4. Порядок проведения опытов
- •5. Обработка экспериментальных данных
- •6. Форма отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 определение коэффициента расхода водомера вентури
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Описание установки
- •4. Порядок проведения опытов
- •5. Обработка опытных данных
- •6. Форма отчета
- •7. Контрольные вопросы
- •Работа №5 экспериментальная иллюстрация уравнения бернулли
- •1. Цель работы.
- •2. Основные положения и расчетные зависимости.
- •3. Описание экспериментальной установки.
- •4. Порядок проведения опытов.
- •5. Обработка экспериментальных данных.
- •6. Форма отчета.
- •7. Контрольные вопросы.
- •Работа №6 определение потерь напора по длине, коэффициента гидравлического сопротивления трения () и коэффициента шероховатости трубы ().
- •1. Цель работы.
- •2. Основные положения и расчетные зависимости.
- •3. Описание опытной установки.
- •4. Порядок проведения опытов.
- •5. Обработка опытных данных.
- •6. Форма отчета.
- •7. Контрольные вопросы.
- •Работа №7 потери напора на внезапном расширении
- •1. Цель и задачи работы
- •2. Основные положения и расчетные зависимости
- •3. Описание экспериментальной установки
- •4. Порядок проведения опытов
- •5. Обработка опытных данных
- •6. Форма отчета
- •7.Контрольные вопросы
- •Работа №8 определение коэффициента расхода при истечении жидкости через отверстия и насадки
- •1. Цель работы.
- •2. Основные положения и расчетные зависимости.
- •3. Описание экспериментальной установки.
- •4. Порядок проведения опытов.
- •5. Обработка опытных данных.
- •6. Форма отчета.
- •7. Контрольные вопросы.
Лабораторная работа № 1 определение гидростатического давления
1. Цель работы
При выполнении данной работы студенты проводят опытную проверку основного уравнения гидростатики; знакомятся с измерительными приборами - пьезометрами, манометрами и вакууметрами, с помощью которых измеряют вакуум и избыточное давление внутри жидкости и в замкнутой воздушной области над поверхностью жидкости.
2. Основные положения и расчетные зависимости
Давление, возникающее в каждой точке жидкости под действием внешних сил и силы тяжести самой жидкости, называется гидростатическим.
Абсолютное гидростатическое давление рассчитывается по основному уравнению гидростатики:
(1-1)
или (1-2)
где - внешнее давление (на поверхности жидкости);
— объемный вес жидкости;
- плотность жидкости;
— глубина погружения точки.
Уравнение в записи (1-1) более удобно для вычислений в системе МКГСС, а запись (2-2) - в системе СИ.
Второе слагаемое в уравнениях (1-1) и (2-2) обусловлено весом самой жидкости и называется весовым давлением:
(1-3)
При сравнении абсолютного давления в данной точке с давлением окружающей атмосферной среды возможны три случая:
1) 2) и 3) .
Во втором случае есть избыток абсолютного давления над атмосферным:
(1-4)
где - избыточное (или манометрическое) давление.
В третьем случае имеет место недостаток абсолютного давления до атмосферного, т.е. есть вакуум; при этом вакуумметрическое давление (вакуум) равно:
(1-5)
Сравнивая формулы (1-4) и (1-5) можно видеть, что:
(1-6)
Изменение давления в любой точке жидкости в замкнутом сосуде можно получить, меняя давление на свободной поверхности, которое также может быть:
; ; ,
т.е. также может быть избыток внешнего давления над атмосферным или недостаток до него (внешний вакуум):
(1-7)
(1-8)
Измерительные приборы фиксируют только избыточное (манометрическое) давление и вакуум.
Простейшим измерительным прибором является пьезометр, с помощью которого можно измерить избыточное и вакуумметрическое давления непосредственно высотой столба жидкости в пьезометре, при этом связь между высотами и давлениями определится зависимостями:
(1-9)
(1-10),
где - пьезометрическая высота; - вакуумметрическая высота.
Энергия жидкости характеризуется так называемым напором.
Пьезометрический напор представляет собой запас потенциальной энергии одной весовой единицы жидкости относительно выбранной плоскости сравнения, и может быть определен как сумма двух высот - геометрической и пьезометрической :
(1-11)
где - отметка точки над плоскостью сравнения 0-0.
В покоящейся жидкости:
,
т.е. удельная энергия (энергия одной весовой единицы) для всех точек жидкости постоянная, что легко проверить визуально на опытной установке.
Опытная установка (рис. 1-1) состоит из металлического герметично закрытого резервуара 1 с жидкостью (водой), в боковой стенке которого имеются отверстия для присоединения измерительных приборов: пьезометров 2, манометра 3 и водомерного стекла 4, показывающего положение уровня воды в баке 1. Различное давление воздуха над поверхностью жидкости создается с помощью насоса, присоединяемого к нипельному устройству 6 в крышке бака. Величина давления на поверхности жидкости измеряется манометром 7 или вакууметром 8. Для измерения малых вакуумметрических давлений, когда пользование шкалой механического вакуумметра 8 затруднительно, к воздушному пространству над жидкостью присоединен жидкостный вакуумметр - обратный пьезометр 9. Вблизи пьезометров и у водомерного стекла поставлены рейки со шкалами.