Лабораторная работа №4 icon

Лабораторная работа №4


Смотрите также:
Изучение макрокоманд программы ms excel с выполнением контр...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа №1. «Диоды в источниках питания»...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа 9...
Лабораторная работа № топографические карты...
Лабораторная работа №1...
Контрольная работа Лабораторная работа №1 «Дольменная культура» Лабораторная работа №2 «Генуэзцы...
Лабораторная работа №1...
Лабораторная работа №1. Освоение приемов работы с электронными таблицами. 5...
Методические указания к лабораторным работам Лабораторная работа №1...
Методические указания к выполнению лабораторно-практических работ для студентов специальности 17...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5
скачать




СОДЕРЖАНИЕ


1 Измерительные приборы. Лабораторная работа №1…………..4

2 Измерение гидростатического давления. Лабораторная

работа №2 …………………………………………..……….…………..10

3 Тарировка жидкостного тахометра. Лабораторная

работа №3….…………………………………………….………………..15

4 Графическая иллюстрация уравнения Бернулли.

Лабораторная работа №4……………………………………………….18

5 Потери напора на трение по длине (определение гидравлического коэффициента трения ). Лабораторная работа №5………………………25

6 Местные потери напора(Потери вследствие внезапного расширения

трубы). Лабораторная работа №6 ………………………………………28

7 Истечение жидкости через отверстия при постоянном

напоре. Лабораторная работа №7…………………………….………34

8 Истечение жидкости через отверстия при переменном

напоре. Лабораторная работа №8…………………………………….39

Список литературы……………………………………………………….

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1


ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ


Цель работы: изучение измерительных приборов и методов измерения гидравлических величин.


    1. ^ Общие сведения об измерениях и определении погрешности


Выполнение лабораторных работ сопровождается измерением следующих величин: уровня свободной поверхности жидкости в резервуаре, давления в различных точках покоящейся и движущейся жидкости, расхода жидкости и т.п.

Измерением называется экспериментальное определение соотношения между измеряемой величиной и единицей измерения.

Тела, или специальные устройства, воспроизводящие единицу измерения вещественно, называются мерами.

Как бы тщательно не выполнялись измерения, их результаты будут отличаться от действительных значений измеряемых величин, т.е. будет иметь место определённая погрешность измерения.

Различают абсолютную и относительную погрешности.

Разность между приближённым и принятым значением называют абсолютной погрешностью, или ошибкой. Абсолютная погрешность зависит от точности приборов, цены деления прибора и размера этого деления, а также от опытности студента, выполняющего замеры, и от условий работ.

В условиях лаборатории гидравлики при средней опытности студентов, выполняющих замеры, величину абсолютной погрешности основных лабораторных приборов и устройств можно принимать по данным табл.1. Однако сама по себе не характеризует, хорошо или плохо выполнены замеры.

Качество измерения характеризует относительная погрешность. Которая зависит от значения абсолютной погрешности и измеряемой величины.

Относительной погрешностью называют долю абсолютной погрешности от всей измеряемой величины, выраженную в процентах.


Таблица 1.1

Наименование приборов и устройств

Цена деления

Абсолютная погрешность

Микрометр

Штангенциркуль

Мерная линейка

Пьезометр

Мерное ведро

Секундомер

Манометр

Манометр

Термометр

Тахометр

0,01 мм.

0,0,1 мм.

1мм.

1 мм.

10 л.

0,2 с.

0,2 ат.

0,02 ат.

10

20 об/мин.

0,005 мм.

0,05 мм.

0,5 мм.

0,5 мм.

0,5 л.

0,1 с.

0,05 ат.

0,01 ат.

0,50

2 об/мин.


Для рассмотрения абсолютных и относительных погрешностей при различных алгебраических действиях примем следующие обозначения

a, b,c,d – числовые величины;

a, b, c, d – абсолютные погрешности;

a, b, c, d – относительные погрешности.

Погрешность суммы A= a + b.


Абсолютная погрешность A= a + b,

относительная погрешность А= max,

т.е. равна максимальной погрешности одного из слагаемых.


Погрешность разности A= a - b.


Абсолютная погрешность A= a + b,

относительная погрешность А= (a + b)/А.


Погрешность произведения A= a*b*c,


Абсолютная погрешность A= А*А

относительная погрешность А= a + b + с.


Погрешность частного A= a/b


Абсолютная погрешность,

если b – точное число A= a /b

относительная погрешность А= a + b.


Погрешность степени A= an


Абсолютная погрешность A= n*an-1*a

относительная погрешность А= n*a.


Погрешность корня .

Абсолютная погрешность

относительная погрешность А= a/n.


Погрешность логарифма A= ln a.


Абсолютная погрешность A= a

относительная погрешность А= a /ln a.


1.2 Приборы для измерения уровня жидкости


Для измерения уровней жидкости применяется водомерное стекло, представляющее собой стеклянную трубку, снабжённую шкалой и присоединённую к резервуару, в котором измеряется высота уровня жидкости. Так как резервуар и водомерное стекло представляют собой сообщающиеся сосуды, в которых давления на свободных поверхностях одинаковы, то измерение сводится к определению уровня в трубке. Основная погрешность прибора обусловлена капиллярностью. Если трубка имеет малый диаметр до 12 мм, то в показания прибора вносится поправка на капиллярность, равная для воды мм.

Достоинства и недостатки уровнемера. Водомерное стекло отличается простотой конструкции и изготовления, не требует высокой квалификации при работе с ним, однако уровни визуально фиксируются только в момент отсчёта, а максимальные и минимальные значения при колебании уровня могут быть не зафиксированы.

Повторность измерений позволяет снизить величину случайных погрешностей, вызванных неточностью отсчётов в ту или другую сторону, неизбежно допускаемые наблюдателем. Обычно при проведении учебных лабораторных работ ограничиваются двух - трёхкратными замерами величин и определяют среднеарифметический результат.

Для измерения уровня воды берут три отсчёта по водомерному стеклу Н1, Н2, Н3.

Среднее значение уровня будет

.


Ошибка каждого измерения составит



Абсолютная погрешность – это средняя ошибка результата




Действительное значение уровня .

Относительная погрешность, характеризующая точность измерения будет равна




^ 1.3 Приборы для измерения давлений


Приборы для измерения давления классифицируют по различным признакам. По характеру измеряемого давления приборы разделяют на следующие классы:

  1. барометры – приборы для измерения атмосферного давления;

  2. манометры – приборы для измерения избыточного давления;

  3. вакуумметры – приборы для измерения вакуума;

  4. мановакуумметры – приборы для измерения, как избыточного давления, так и вакуума;

  5. манометры абсолютного давления – приборы для измерения абсолютного (полного) давления;

  6. дифференциальные манометры – приборы для измерения разности давлений

По принципу действия приборы различают:

    1. жидкостные;

    2. механические;

    3. электрические;

    4. комбинированные.


Жидкостные манометры


Пьезометр – это жидкостный прибор для измерения избыточного давления. Он представляет собой вертикальную стеклянную трубку с открытым верхним концом. Нижний конец трубки присоединяется к месту измерения давления. Пьезометр высотой 1,5…2 м позволяет измерить давление до 0,15…0,2 атм.

Между пьезометром и водомерным стеклом много общего: в устройстве, принципе действия, оценке погрешности измерения и др.

Если водомерным стеклом можно измерить избыточное гидростатическое давление в резервуаре, то пьезометром можно измерить избыточное гидростатическое давление движущейся жидкости, например, в трубе.

Достоинства и недостатки пьезометра.

Основным достоинством пьезометра является простота устройства и точность измерения. Основным недостатком пьезометра является малый диапазон измеряемых давлений. При больших давлениях пьезометр становится слишком громоздким. К недостаткам пьезометра можно отнести хрупкость.


Пружинные приборы


Приборы с трубчатой пружиной (рисунок 1.1) состоят из полой металлической трубки 1, имеющей в сечении овальную форму, и согнутой по дуге окружности. Один конец трубки запаян. Измеряемое давление жидкости подаётся через второй открытый конец, который присоединён к держателю, имеющего штуцер 3 с резьбой для присоединения к месту измерения давления. Запаянный конец трубки 1 с помощью поводка соединён с передаточным механизмом 2, на оси которого закреплена стрелка 4.





1 – Трубчатая пружина

2 – Передаточный механизм

3 – Присоединительный штуцер

4 – Указательная стрелка


Рисунок 1 – Схема пружинного манометра




  1. конус- кольцо

  2. Микрометр

  3. Стопорный винт

  4. Измерительные стержни

  5. Отсчётные стрелки

  6. Контргайка


Рисунок 1.2 – Схема струемера


Под действием избыточного давления жидкости, заполняющую внутреннюю полость трубчатой пружины, овальное сечение трубки деформируется: большая ось вала уменьшается, а малая – увеличивается. Одновременно при этом внешняя дуга трубки увеличивается, а внутренняя – уменьшается. Возникающие растягивающее и сжимающее напряжения вызывают появление момента, раскручивающего трубку, при этом перемещается её запаянный конец, а вместе с ним – поводок и указательная стрелка. Угол поворота стрелки пропорционален изменяемому давлению. Шкала, нанесённая на циферблате, градуирована в единицах давления.

Достоинства и недостатки пружинных приборов.

Основным достоинством пружинных приборов является большой диапазон измеряемых давлений, простота устройства и применения, портативность и универсальность. Основным недостатком приборов является непостоянство их показаний, вследствие постепенных изменений упругих свойств пружинящего элемента, возникновение остаточной деформации, износа передаточного механизма. Поэтому такие приборы необходимо периодически проверять.


^ 1.4 Измерение расхода объёмным способом


Определение расхода объёмным способом заключается в измерении объёма W жидкости, наполнившей мерный сосуд за промежуток времени t, и деление этого объёма на время его наполнения.





Достоинства и недостатки объёмного способа измерения расхода.

Основным достоинством этого способа является высокая точность измерения. Поэтому его широко применяют при тарировании других расходомеров. Однако объёмный способ невозможно применить, если нет свободного выхода жидкости в атмосферу и если нужно измерить мгновенные значения неустановившихся потоков.

Для оценки точности вычисляется относительная погрешность расхода





^ 1.5 Прочие измерительные приборы и инструменты


При проведении лабораторных работ, кроме описанных выше приборов, применяются следующие приборы и инструменты:

1. секундомер для определения промежутков времени;

2. тахометр для определения числа оборотов;

  1. термометр для измерения температуры воды;

  2. штангенциркуль для измерения диаметров;

  3. измерительная линейка для определения расстояний;

  4. струемер для определения диаметра струи (рисунок 1.2).



^ 1.6 Контрольные вопросы


1) Для чего необходимо определять абсолютную и относительную погрешности?

2) Какие, помимо пьезометров, применяются жидкостные приборы? Опишите батарейный манометр.

3) Какие механические приборы для измерения давления применяются в технике?

4) Какие способы и приборы применяются для измерения расхода жидкости?

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2


ИЗМЕРЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ


Цель работы: Измерить гидростатическое давление в различных точках покоящейся жидкости для случаев:

Р0а, Р0а, Р0а, сопоставив, при этом, результаты измерения жидкостным и пружинными приборами.

Оборудование и приборы: колонка Паскаля, водомерное стекло с измерительной линейкой, пружинные приборы: манометры (М), вакуумметры (В), мановакуумметр (МВ).


^ 2.1 Теоретические сведения


Рассмотрим понятия силы и давления. Сила – это векторная величина, являющаяся мерой механического действия одного тела на другое при их непосредственном контакте.

Результат действия одного тела на другое зависит не только от величины силы, но и от площади, к которой она приложена.

Давление это сила, приложенная на единице площади поверхности тела. Частное от деления силы на площадь даёт среднее по площади нормальное сжимающее напряжение, как если бы сила была распределена по площади равномерно. Это условно усреднённое напряжение называется средним гидростатическим давлением.

Гидростатическое давление обладает тремя свойствами:

  1. гидростатическое давление (как и сила) всегда направленно по внутренней нормали к площадке, по которой оно действует на жидкость;

  2. гидростатическое давление в любой точке покоящейся жидкости по всем направлениям одинаково и не зависит от ориентации (положения) площадки, на которую оно действует.

Иными словами, любая частица (точка) покоящейся жидкости сжата со всех сторон одинаково;

  1. гидростатическое давление в данной точке зависит от её координат (положения) в объёме жидкости и от плотности, т.е.


Р = f (x,y,z,ρ)

.

Абсолютное или полное гидростатическое давление в любой точке покоящейся жидкости определяется по формуле


P = P0 + h, (2.1)


где Р0 – абсолютное давление на свободной поверхности жидкости

(внешнее давление сжатого воздуха),

 = 9810 Н/м3 – объёмный вес воды,

h – глубина погружения точки.

Для открытых сосудов давление на свободной поверхности жидкости равно атмосферному, т.е. Р0 = Ра , тогда уравнение (2.1) примет вид


Р = Ра + h (2.2)


Манометрическое или избыточное давление - это давление сверх атмосферного, т.е. разность между абсолютным и атмосферным давлением.

Для герметичных сосудов Рм = Р0 + h - Ра , (2.3)

для открытых сосудов Рм = h. (2.4)

Под вакуумметрическим давлением понимается недостаток (дефицит) давления до атмосферного или разность между атмосферным и абсолютным давлениями.

Рвак = Ра – Р. (2.5)

Тогда абсолютное давление будет Р = Ра – Рвак = Ра - h. (2.6)

За единицу давления в СИ принят паскаль (Па = Н/м2).

Более удобными для практического использования являются кратные единицы: килопаскаль (кПа = 103 Па) и мегапаскаль (МПа = 106 Па).

В технике давление измеряют в технической (ат) и физической (атм) атмосферах, а также в метрах водяного и миллиметрах ртутного столба. Ниже приводятся соотношения между единицами давления.

1 ат = 1 кгс/см2 = 0.098 МПа = 10 м вод.ст. = 735 мм рт.ст.

1 атм = 1.033 ат = 0.1 МПа = 10.33 м вод.ст. = 760 мм рт.ст.

^ 2.2 Схема установки

Установка для измерения давления (рисунок 2.1) состоит из колонки Паскаля 1, представляющую собой вертикальный замкнутый резервуар цилиндрической формы. Подвод жидкости осуществляется через напорный кран (КН) от водопроводной сети, а слив – через сливной кран (КС). К верхней крышке колонки присоединена металлическая трубка 2, снабжённая воздушным краном (КВ). На различных высотах колонки присоединены : в верхнем сечении (0-0) мановакуумметр (МВ), в среднем (1-1) и нижнем (2-2) сечениях манометры (М) и вакуумметры (В), оснащённые двухходовыми кранами, которые позволяют включать либо отключать приборы. С противоположной стороны колонки на уровнях верхнего и нижнего сечений присоединено водомерное стекло 3 с измерительной линейкой 4.

^ 2.3 Порядок выполнения работы

1. Определение давления при Р0 > Ра

    1. Закрыть сливной кран (КС), а краны при пружинных приборах установить в положения, показанные на рисунке 2.1. Открыть краны воздушный (КВ) и напорный (КН) и по водомерному стеклу следить за поднятием уровня воды. Когда уровень воды достигнет отметки 100 см, закрыть кран (КВ) и продолжать наблюдения за поднятием воды до тех пор пока уровень не достигнет отметки 180 или 190 см. Одновременно нужно следить за мановакуумметром, чтобы указательная стрелка не ушла за шкалу (предел шкалы 2,5 ат). Если стрелка двигается за отметку 2 ат, воздушным краном (КВ) нужно сбросить часть воздуха в атмосферу, удерживая стрелку на этой отметке. Затем кран (КН) закрыть.

    2. Снять показания мановакуумметра (МВ, манометров (М1 и М2) и занести в таблицу 2.1.

    3. Замерить по водомерному стеклу уровни воды над сечениями 1-1 (h1), 2-2 (h2) и занести в таблицу 2.1.




1 - Колонка Паскаля,

2 – Металлическая трубка,

3 – Водомерное стекло,

4 – Измерительная линейка.

Рисунок 2.1 – Схема установки


2.Определение давления при Р0 = Ра


2.1 Открывая постепенно воздушный кран (КВ), выпустить сжатый воздух из колонки.

2.2 Записать в таблицу 2.1 показания манометров и водомерного стекла.


3. Определение давления при Р0< Ра


    1. Закрыть воздушный кран (КВ), а двухходовыми кранами отключить манометры. Затем включить сливной кран (КС) и по водомерному стеклу следить за опусканием уровня воды до его стабилизации.

    2. Включить вакуумметры при помощи двухходовых кранов и выполнить операции, предусмотренные п.п. 1.2 и 1.3.


^ 2.4 Обработка результатов


Абсолютные давления в сечениях с учётом показаний пружинных приборов для 3-х случаев вычисляют:


при Р0  Ра по формуле Р = Ра + РМ ;

при Р0 < Ра по формуле Р = Ра - РВ .


Абсолютные давления в сечениях с учётом показаний мановакуумметра и водомерного стекла вычисляют:


при Р > Ра по формуле (2.1),

при Р = Ра по формуле (2.2),

при Р < Ра по формуле (2.6),


где Ра = 1 кгс/см2 = 10 м вод.столба.


Для оценки сопоставимости измерений жидкостным и пружинными приборами вычисляется относительная погрешность


.


^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. От чего зависит величина атмосферного давления?

  2. В чём состоит закон Паскаля? Приведите примеры простейших гидростатических машин.

  3. Докажите с помощью эпюр избыточного давления закон Архимеда.



Таблица 2.1

№ сечения

Показания пружинного прибора

кГс/см2

Абсолютное давление в сечении

кГс/см2

Глубина погружения сечения

м

Избыточное давление в сечении

кГс/см2

Абсолютное давление в сечении

кГс/см2

Относительная погрешность измерения

%

P0> Pa

0-0





0

Pизб0= Pм0=

P= Pa+Pм0=

p=0

1-1





h1=

Pизб1= Pм0+h1=

P= P+h1=

p1==

2-2





h2=

Pизб2= Pм0+h2=

P=P+h2=

p2==

P0= Pa

0-0

0



0

Pизб=0

P= Pa

p=0

1-1





h1=

Pизб1=h1=

P= Pa+h1=

p1==

2-2





h2=

Pизб2=h2=

P= Pa+h2=

p2==

P0< Pa

0-0





0

Pвак= PВ0=

P= Pa-PВ0=

p=0

1-1





h1=

Pвак1= PВ0-h1=

P= P+h1=

p1==

2-2





h2=

Pвак2= PВ0-h2=

P=P+h2=

p2==

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3


ТАРИРОВКА ЖИДКОСТНОГО ТАХОМЕТРА


Цель работы: найти зависимость числа оборотов цилиндра от его радиуса и уровня воды в цилиндре при абсолютном и относительном покое, сравнив с фактическим числом оборотов.

Оборудование и приборы: установка для исследования относительного покоя, штангенциркуль, измерительная линейка, тахометр.





Скачать 0.65 Mb.
оставить комментарий
страница1/5
Дата28.09.2011
Размер0.65 Mb.
ТипЛабораторная работа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5
отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх