Лабораторна работа по хидравлика с разтвор. Лабораторна хидравлика. Работна процедура

Лабораторна работа по хидравлика - раздел Образование, Министерство на земеделието на Руската федерация...

Отдел за управление на околната среда,

конструкция и хидравлика

OPD.F.03 Хидравлика

Опд.ф.02.05 хидравлика

OPD.F.07.01 Хидравлика

OPD.F.08.03 ХИДРАВЛИКА

OPD.F.07 Хидравлика и хидравлични машини

OPD.R.03 ПРИЛОЖНА ХИДРОМЕХАНИКА

OPD.F.08 ДИНАМИКА НА ВОДОРОД

Лабораторни упражнения по хидравлика

Насоки

Лабораторна работа №1

ИЗМЕРВАНЕ НА ОСНОВНИ ХИДРАВЛИЧНИ

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ТЕЧНОСТТА

Главна информация

В лабораторни и производствени условия се измерват следните параметри: ниво, налягане и поток на флуида.

Измерване на ниво.Най-простият уред е стъклена тръба, свързана в долния край с отворен резервоар, в който се определя нивото. В тръбата и резервоара, както в свързващите се съдове, положението на нивото на течността ще бъде същото.

Поплавъчните нивомери се използват широко (в резервоари за гориво, групови поилки, различни технологични резервоари). Работната част на уреда - поплавъкът - следва измерването на нивото на течността, като съответно се променят показанията на скалата. Механичното движение на поплавъка (първичния сензор) нагоре и надолу може да бъде преобразувано в електрически сигнал с помощта на реостат или индуктор и записано от вторично устройство. В този случай е възможно дистанционно предаване на показанията.

От устройствата, базирани на индиректни методи за определяне на желаната стойност, най-голям интерес представлява капацитивният нивомер. Той използва метален електрод, покрит с тънък слой пластмасова изолация като сензор. Когато е свързан ток, системата електрод-течност-резервоар образува кондензатор, чийто капацитет зависи от нивото на течността. Недостатъците на капацитивните сензори включват значителна зависимост на показанията от състоянието на изолацията на електрода.

Измерване на налягането . Според предназначението си биват уреди за измерване на атмосферно налягане (барометри), свръхналягане (манометри - за п.г. >0 и вакуумметри - за п.г.).<0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

Въз основа на принципа на работа има течни и пружинни устройства.

В течни устройстваизмереното налягане се балансира от колона течност, чиято височина служи като мярка за налягане. Пиезометърът се характеризира със своята проста конструкция, която представлява вертикална стъклена тръба, свързана в долния край към място

измервания на налягането (фиг. 1.1а).

Фигура 1.1 Течни устройства:

а) пиезометър;

б) U-образна тръба

Стойността на налягането в точката на свързване се определя от височината h на издигане на течността в пиезометъра: p=rgh, където r е плътността на течността.

Пиезометрите са удобни за измерване на малки свръхналягания - около 0,1-0,2 at. Функционално възможностите на двутръбните U-образни инструменти (фиг. 1.1b), които се използват като манометри, вакуумметри и диференциални манометри, са по-широки. Стъклената тръба на устройството може да се напълни с по-тежка течност (например живак). Течните инструменти имат относително висока точност и се използват за технически измервания, както и за калибриране и тестване на други видове инструменти.

В пружинни устройстваизмереното налягане се възприема от еластичен елемент (тръбна пружина, мембрана, маншон), чиято деформация служи като мярка за налягане. Устройствата с тръбни пружини са широко разпространени. В такова устройство долният отворен край на тръба с овално сечение (фиг. 1.2а) е неподвижно фиксиран в корпуса, а горният (затворен) край е свободен в пространството.

Под въздействието на средно налягане тръбата има тенденция да се изправи (ако p>p at) или, обратно, да се огъне още повече (ако p<р ат). В показывающих приборах упругий элемент, перемещаясь, воздействует через передаточный механизм на стрелку и по шкале ведется отсчет измеряемого давления. В приборах с дистанционной передачей показаний механическое перемещение упругого элемента преобразуется в электрический (или пневматический) сигнал, который регистрируется вторичным прибором.

Фигура 1.2 Пружинни устройства:

а) с тръбна пружина;

б) маншон; в) мембрана

Според класа на точност устройствата с тръбни еднооборотни пружини се разделят на:

Технически (за рутинни измервания - клас на точност 1,5; 2,5; 4,0);

Образцов (за прецизни измервания - клас на точност 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0);

Контрол (за проверка на технически приори - клас на точност 0.5 и 1.0).

Класът на точност е посочен на циферблата на уреда; той характеризира максималната грешка на устройството като процент от максималната стойност на скалата при нормални условия (t=20°C, p=760 mmHg).

Измерване на потока.Най-простият и точен метод за определяне на потока на флуида е обемният с помощта на измервателен съд. Измерването се свежда до записване на времето T за пълнене на съд с известен обем W. Тогава дебитът Q=W/T. В производствените условия като измерватели на количество течност W се използват различни обемни и високоскоростни измервателни уреди (лопаткови и турбинни). Методът позволява да се определят осреднени за времето стойности на Q.

А) b) V)

Фигура 2.5 Течни измервателни уреди:

А− обемни с овални зъбни колела; b− ротационен;

V− високоскоростен с крилат грамофон

За измерване на моментни дебити в напорни тръбопроводи се използват различни видове разходомери (фиг. 1.4). Удобен за

измервателни разходомери с ограничителни устройства. Принципът на работа на устройството се основава на създаването на статична разлика в налягането в потока с помощта на стеснително устройство (например диафрагма) и измерването му с диференциален манометър (фиг. 1.4b). Дебитът на течността се определя с помощта на диаграмата за калибриране Q = f(h) или по формулата:

Q = mÀÖ2gh, (2.2)

където m е коефициентът на потока на ограничителното устройство;

h – показание на диференциално налягане;

A – константа на разходомера;

където D е диаметърът на тръбопровода;

d – диаметър на отвора на ограничителното устройство.

Фигура 1.4 Разходомери за течност:

а) постоянно диференциално налягане (ротаметър);

б) променлив спад на налягането

(със стеснително устройство - диафрагма);

в) индукция

Цел на работата

Запознайте се с устройството, принципа на работа и действието на уредите за измерване на ниво, налягане и разход на флуиди; научете техниката за калибриране на разходомери.

Работна процедура

Лабораторна работа №2

Експериментално изследване на уравнението

Бернули

Главна информация

За стабилно, плавно променящо се движение на реална течност, уравнението на Бернули има формата:

z 1 + , (2.1)

където z 1, z 2 са височините на позициите на центровете на тежестта на секции 1 и 2;

р 1, р 2 – налягания в сечения;

u 1, u 2 - средни скорости на потока в секции;

a 1 , a 2 - коефициенти на кинетична енергия.

От енергийна гледна точка:

z – специфична потенциална енергия на положение (геометрично налягане);

Специфична потенциална енергия на налягането (пиезометрично налягане);

Специфична кинетична енергия (скоростно налягане).

Сумата z++ = H изразява общата специфична енергия на флуида (общия напор).

От уравнение (2.1) следва, че когато реална течност се движи, общото налягане намалява надолу по течението (H 2<Н 1). Величина h 1-2 = Н 1 - Н 2 характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

Намаляването на общото налягане се отразява по определен начин върху неговите компоненти - пиезометрично и скоростно налягане. Характерът на промените в налягането в определена хидравлична система е от практически интерес и може да бъде ясно експериментално проучен.

Цел на работата

Експериментално потвърдете валидността на уравнението

Бернули: да се установи естеството на промяната в общото, пиезометричното и скоростното налягане по време на движение на флуида в изследвания тръбопровод.

Експериментална техника

Лабораторните упражнения могат да се извършват на специализирана инсталация и универсален стенд.

В първия случай се измерват пиезометрични и общи налягания в контролните секции на експерименталната секция по време на стабилно движение на флуида; във втория случай се измерват само пиезометрични налягания с последващо изчисляване на общите налягания.

Въз основа на експерименталните данни е построена графика на налягането и е извършен анализ на промените по течението на компонентите на уравнението на Бернули.

Описание на пилотната инсталация

Работна процедура

Обработка на експериментални данни

Предоставен е анализ на графиката на налягането. Дава се заключение за характера на изменението на общото, пиезометричното и скоростното налягане по течението със съответните обяснения.

Контролни въпроси

1. Какъв е физическият смисъл на уравнението на Бернули?

2. Обяснете концепциите за геометрично, пиезометрично и пълно налягане?

4. Какво показват налягането и пиезометричните линии?

5. Какво определя характера на промяната в общото, пиезометричното и скоростното налягане по протежение на потока?

6. Благодарение на каква енергия на движещата се течност се преодоляват хидравличните съпротивления?

Лабораторна работа №3

Изследване на режимите на движение на течности

Главна информация

Когато течността се движи в тръбопровод (канал), са възможни два режима на потока: ламинарен и турбулентен.

Ламинарният режим се характеризира със слоесто, подредено движение, при което отделните слоеве течност се движат един спрямо друг, без да се смесват един с друг. Поток от боя, въведен в ламинарен поток от вода, не се измива от околната среда и има вид на опъната нишка.

Турбулентният режим се характеризира с неподредено, хаотично движение, когато частиците на течността се движат по сложни, постоянно променящи се траектории. Наличието на напречни компоненти на скоростта в турбулентния поток причинява интензивно смесване на течността. В този случай цветният поток не може да съществува самостоятелно и се разпада под формата на вихри по цялото напречно сечение на тръбата.

Експериментално е установено, че режимът на движение зависи от средната скорост u, диаметъра на тръбата d, плътността на течността r и нейния абсолютен вискозитет m. За характеризиране на режима е обичайно да се използва набор от тези количества, съставен по определен начин в безразмерен комплекс - числото на Рейнолдс

където n = m/r е коефициентът на кинематичен вискозитет.

Числото на Рейнолдс, съответстващо на прехода от ламинарен към турбулентен поток, се нарича критично и се обозначава Re cr. Трябва да се подчертае, че поради нестабилността на флуидния поток на границата на ламинарния и турбулентния режим, стойността на Re cr не е строго определена. За цилиндрични тръби, когато водата се движи, като се вземат предвид условията на навлизане на потока, грапавостта на стените и наличието на първоначални смущения Re cr = 580-2000. При изчисленията обикновено се приема Re cr » 2300.

В Re Re cr – бурен.

В повечето технически приложения, свързани с движението на нисковискозни среди (вода, въздух, газ, пара), се реализира турбулентен режим - системи за водоснабдяване, вентилация, газоснабдяване, топлоснабдяване. Ламинарен режим възниква във филмови топлообменници (когато кондензатен филм се оттича под въздействието на гравитацията), при филтриране на вода в почвените пори и когато вискозни течности се движат през тръбопроводи.

Цел на работата

Чрез визуални наблюдения установете характера на движението на течността при различни режими; усвояват методиката за изчисляване на напорния режим; за пилотната инсталация, определете критичното число на Рейнолдс.

Описание на пилотната инсталация

Лабораторната инсталация (Фигура 3.1) включва резервоар под налягане, тръбопровод (с прозрачна част за визуално наблюдение), съд с багрило и мерителен резервоар.

Съдът с багрилото е фиксиран със статив на стената на резервоара под налягане и е снабден с тръба за подаване на багрилото към водния поток, движещ се в тръбопровода. Дебитът се задава от контролен вентил и се определя с помощта на измервателен резервоар.

Работен ред

Обработка на експериментални данни

Анализ на резултатите. Изводи от работата

Представен е анализ на визуалните наблюдения на естеството на движението на течността при различни режими. Отбелязани са стойността на критичното число на Рейнолдс за пилотната инсталация и резултатите от изчисленото определяне на режима.

Контролни въпроси

1. Какви режими на флуида познавате?

2. Обяснете метода за експериментално определяне на режима на течение.

3. Каква е основната разлика между турбулентния режим и ламинарния?

4. Как се определя режимът на потока чрез изчисление?

5. Дефинирайте критичното число на Рейнолдс.

6. Дайте примери за технически системи (устройства), в които се осъществява: а) ламинарен режим; б) турбулентен режим.

Лабораторна работа №4

Определяне на хидравличния коефициент

Триене

Главна информация

Течен поток, който се движи равномерно в тръба (канал), губи част от енергията си поради триене по повърхността на тръбата, както и вътрешно триене в самата течност. Тези загуби се наричат ​​загуби на налягане по дължината на потока или загуби на налягане поради триене.

В съответствие с уравнението на Бернули, загуба на налягане по дължината на хоризонтална тръба с постоянен диаметър

h dl = , (4.1)

където са пиезометричните налягания в разглежданите участъци.

Експериментите показват, че загубите на налягане по дължината са пропорционални на безразмерния коефициент l и зависят от дължината l и диаметъра d на тръбопровода и средната скорост u. Тази зависимост се установява от известната формула на Дарси-Вайсбах

h dl = . (4.2)

Коефициентът l, който характеризира съпротивлението на триене, обикновено зависи от числото на Рейнолдс Re и относителната грапавост на стените на тръбата D/d (тук D е абсолютният размер на издатините на грапавостта). Влиянието на тези величини върху коефициента l в ламинарен и турбулентен режим обаче е различно.

В ламинарен режим грапавостта няма ефект върху устойчивостта на триене. В този случай l = f(Re) и изчислението се извършва по формулата

l = 64/Re. (4.3)

В турбулентен режим влиянието на Re и D/d се определя от стойността на числото на Рейнолдс. При относително малък Re, както и при ламинарен режим, коефициентът l е функция само на числото на Reynolds Re (област на хидравлично гладки тръби). За изчислението тук са приложими формулите на G. Blasius за Re £ 10 5:

l = 0,316/Re 0,25, (4,4)

и формулата на G.K. Конаков при Re£ 3×10 6:

В диапазона на умерените числа на Рейнолдс l = f(Re,) и доброто съответствие с експеримента се дава от формулата на A.D. Алтшуля:

При достатъчно големи стойности на Re (развит турбулентен поток) влиянието на вискозното триене е незначително и коефициентът l = f(D/d) е така наречената област на напълно грапави тръби. В този случай изчислението може да се извърши с помощта на формулата B.L. Шифринсън:

Горните и други добре известни емпирични формули за определяне на коефициента на хидравлично триене са получени чрез обработка на експериментални графики. Чрез сравняване на резултатите от изчисляването на l с помощта на тези формули с експериментални стойности може да се оцени надеждността на извършените експерименти.

Цел на работата

Научете методиката за експериментално определяне на коефициента на хидравлично триене; за условията на експеримента, установете зависимостта на коефициента на хидравлично триене от режима на потока на течността и сравнете получените резултати с изчисления, използвайки емпирични формули.

Експериментална техника

Коефициентът на хидравличното триене се определя по непряк метод, като се използва формулата на Дарси-Вайсбах (4.2). В този случай загубата на налягане h dl се определя директно от опита - от разликата в пиезометричните налягания в началото и в края на изследваната секция на тръбопровода и скоростта на движение u от дебита на течността Q.

Зависимостта l = f(Re) се установява чрез провеждане на експерименти при различни режими на движение на течността и построяване на съответната графика.

Описание на пилотната инсталация

Лабораторната инсталация (Фигура 4.1) включва резервоар под налягане, експериментален тръбопровод и измервателен резервоар.

Опитният тръбопровод е хоризонтален, с постоянно напречно сечение (l = 1,2 m, d = 25 mm). В областта за определяне на загубата на налягане има два нипела за статично налягане, които са свързани с пиезометри с гумени маркучи. За регулиране на водния поток зад измервателната секция е монтиран вентил.

Работна процедура

Обработка на експериментални данни

Анализ на резултатите. Заключение за работата

Лабораторна работа № 5

Определяне на локален коефициент

Съпротива

Главна информация

В реалните хидравлични системи движещият се флуид губи механична енергия в правите участъци на тръбите, както и във фитингите и фитингите и други местни съпротивления. Загубите на енергия за преодоляване на местни съпротивления (така наречените локални загуби на налягане) се дължат отчасти на триенето, но в по-голяма степен на деформацията на потока, отделянето му от стените и появата на интензивни вихрови потоци.

Локалните загуби на налягане се определят чрез изчисление по формулата на Weisbach:

h m = z m (u 2 /2g), (5.1)

където z m е коефициентът на местно съпротивление; показва каква част от скоростното налягане се изразходва за преодоляване на съпротивлението.

Стойността на z m в общия случай зависи от вида на местното съпротивление и режима на протичане. Експерименталните стойности на коефициента за квадратичната област на турбулентния режим са дадени в референтните таблици.

Цел на работата

Научете методиката за експериментално определяне на коефициента на локално съпротивление; Определете експериментално коефициента z m за изследваното локално съпротивление, установете зависимостта му от числото на Рейнолдс и сравнете получените данни с табличните.

Експериментална техника

Описание на пилотната инсталация

Инсталацията за експериментално определяне на коефициента на местно съпротивление (Фигура 5.1) включва резервоар под налягане, тръбопровод с изпитвано локално съпротивление и измервателен резервоар. На тръбопровода пред и зад локалното съпротивление са монтирани нипели за статично налягане, които са свързани с пиезометри с помощта на гумени маркучи. Има клапан за регулиране на водния поток.

Работна процедура

Обработка на експериментални данни

Анализ на резултатите

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:

Факултет по инженерство и физика на високите технологии

Катедра "Физични методи в приложните изследвания".

М.В. Вялдин

Насоки

за лабораторен практикум по хидравлика

Учебно-методическо ръководство

Уляновск

UDC 532.5 (075.8)

BBk 30.123 i73

Публикувано с решение на Академичния съвет на Факултета по инженерство и физика на високите технологии на Уляновския държавен университет

Рецензенти:

Доктор на техническите науки, професор в катедрата по нефтен и газов бизнес и услуги П.К. Германович

Кандидат на физико-математическите науки, доцент на катедрата по физични методи в приложните изследвания Ю.Н. Зубков

Вялдин М.В.

B 99 Указания за лабораторен практикум по хидравлика.– Уляновск: УлГУ, 2014.- 48 с.

Семинарът по хидравлика включва изпълнението на 9 лабораторни работи, две от които са насочени към изучаване на устройството и принципа на работа на два лабораторни стенда „Хидростатика” и „Хидродинамика”, останалите обхващат практическото определяне на хидростатичното налягане, плътността на неизвестен течност, силата на натиск върху хоризонталните и вертикалните стени на съда, хидравлично съпротивление по дължината на тръбата и внезапно разширение; изследване на флуидния поток по време на изтичане в тръбите на Вентури и визуално наблюдение на ламинарни и турбулентни режими на едномерен флуиден поток.

Методическото ръководство е предназначено за студенти от Факултета по инженерство и физика на високите технологии.

Уляновски държавен университет, 2014 г

Вялдин М.В., 2014

Въведение…………………………………………………………………………………...4

Измервания, грешки при измерване и представяне на експериментални данни……………………………………………………………………………….4

Лабораторна работа №1

Проучване на лабораторния стенд “ХИДРОСТАТИКА GS” …………………8

Лабораторна работа №2

Определяне на хидростатично налягане…………………………………..11

Лабораторна работа №3

Определяне на плътността на неизвестна течност……………………………...14

Лабораторна работа №4

Определяне на силата на натиск на течност върху плоски стени………………..17

Лабораторна работа № 5

Проучване на лабораторния стенд “ХИДРОДИНАМИКА НА GD”………………21

Лабораторна работа № 6

Определяне на загуба на налягане в кръгла тръба………………………………...28

Лабораторна работа №7

Определяне на загуба на налягане поради внезапно разширение………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Лабораторна работа № 8

Експериментално конструиране на диаграми на Бернули………………………..39

Лабораторна работа №9

Наблюдение на режимите на потока и определяне на параметрите на потока…. …….43

Въведение

Хидравликата като наука е една от най-важните по отношение на практическото приложение на знанията както в производството, така и в ежедневието, а съвременният инженер трябва да знае методи за изследване на хидравлични явления и диагностика на състоянието на тръбопроводите. Следователно студентите трябва да знаят структурата на различни измервателни уреди за налягане, плътност, вискозитет, дебит на течности, както и единиците за измерване на тези величини, както в системите за измерване на единици в SI и GHS, така и в несистемни единици на измерване.

За да се изчислят много от изследваните величини, е важно да можете да използвате интернет ресурси за търсене на съответните таблични данни (например кинематичният вискозитет в много случаи се бърка с динамичния вискозитет, тъй като те не знаят формулата за връзката между тези количества и съответно не обръщайте внимание на мерните единици и префиксите, посочени в таблиците). Вземането на показания от хидравлични инструменти също представлява някои трудности: например показанията от ротаметрите се дават в деления и за да преобразувате тези показания в системата SI, трябва да можете да използвате графика на дебита (в деления) спрямо дебита скорост (в литри/час).

При извършване на лабораторна работа трябва да се помни, че някои от свързващите тръби в хидростатичния стенд са отворени и промяната на налягането (излишък и вакуум) трябва да се извършва плавно и като се вземе предвид инерцията на течността.

Измервания, грешки при измерване и представяне на експериментални данни.

В лабораторията по хидравлика се извършват преки и косвени измервания. Измерването се отнася до сравнението на измерено количество с друго количество, взето като мерна единица.

За директни измервания (например температура, налягане и др.) се използват измервателни уреди (термометър, манометър), калибрирани в съответните мерни единици.

При индиректни измервания необходимото количество се определя от резултатите от директните измервания на други величини, които са свързани с измереното количество чрез определена функционална връзка (например P = P 0 +ρgh, ρ = m/V, ρ = P /gh).

При измерване на всякакви количества се извършват три последователни операции:

избор, тестване и монтаж на устройства (в нашия случай стендовете се подготвят за работа от техник-инженер);

наблюдение на показанията и тяхното броене за всеки режим;

изчисляване на необходимата стойност от резултатите от измерването и оценка на грешката.

Истинската стойност на измереното количество не може да се определи абсолютно точно. Всяко измерване дава стойността на определена величина X с известна грешка ∆X, наречена абсолютна грешка.

Има грешки в измерването: систематични, случайни и грешки.

Систематична е грешка, която остава постоянна или се променя естествено, когато се извършват многократни измервания на едно и също количество. Всеки измервателен уред има една или друга системна грешка, която не може да бъде елиминирана, но която може да се вземе предвид.

Случайните грешки са грешки, чиято поява не може да бъде предотвратена. Обикновено те се вземат предвид при многократни измервания и се подчиняват на статистически закони.

Недостатъците и грубите грешки са прекалено големи грешки, които ясно изкривяват резултата от измерването.

При лабораторния метод на измерване се извършват няколко измервания на количество и се изчислява средноаритметичната стойност на получените стойности, за разлика от техническия метод, при който се допуска еднократно измерване на изследваното количество.

Източници на грешки могат да бъдат: измервателни уреди (инструментална грешка), наблюдател (грешка при отчитане), среда (грешка на околната среда), техника на измерване и техника за обработка на резултатите (грешка при математическа обработка). Общата грешка ∆Х при директни измервания се определя след намиране на случайната грешка и оценка на систематичната грешка.

В най-простите случаи ∆Х (абсолютна грешка) се определя от грешката на измервателните уреди. Например, за манометър абсолютната грешка се приема равна на половината от стойността на най-малкото деление. Стойността на разделението се определя от съотношението на разликата между най-близките цифрови стойности на количествата на скалата на инструмента към броя на деленията между тях.

За да оцените точността на индиректните измервания, първо определете относителната грешка

ε = ∆X/Xср.,

къде е Xsr. е средноаритметичното на стойностите, тогава записването на резултатите от измерването ще бъде както следва:

X = Xsr. ± ∆Х,

а ∆Х се определя чрез относителната грешка ε, която се намира по правилото за диференциране. Таблица 1 (вижте Приложението) предоставя формули за изчисляване на относителната грешка на стойностите според най-често срещаните функционални зависимости. Ето някои случаи на изчисляване на относителната грешка на косвените измервания на стойността Y:

Нека функцията е дадена с израза Y = A + B и абсолютните грешки на измерване ∆A, ∆B, тогава

Y +∆Y = (A ± ∆A) + (B ± ∆B), следователно, ∆Y = ∆A +∆B, тогава относителната грешка ще се определи, както следва

∆Y/Y = ∆Y/(A+B) = (∆A +∆B)/(A + B);

Ако Y = A * B, тогава ∆Y/Y = ∆A/A + ∆B/B или ε Y = ε A + ε B.

Ако формулите за изчисление включват константи, например числото π = 3,14, някои физически константи, например g = 9,83 m/s 2, таблични данни, тогава те се вземат с такава точност, че броят на значещите цифри след десетичната запетая точка те съдържат една повече от броя на значещите цифри в стойностите на измерените величини.

Пример за изчисляване на относителната грешка при измерване на абсолютното налягане. Първоначална формула: P = P 0 + ρgh, което означава, че функционалната зависимост е подобна на Y = A + B, т.е.

∆P/P = (∆P 0 +∆(ρgh))/ (P 0 + ρgh), където

∆(pgh) се изчислява, като се използва примерът на втората функционална зависимост

∆(ρgh)/ρgh = ∆p/p + ∆g/g +∆h/h, откъдето

∆(ρgh) = (εp + εh)*ρgh.

Правила за изчисляване на грешките и представяне на експериментални данни. Тъй като точността на определеното физическо количество се определя чрез измерване, а не чрез изчисление, числената стойност на резултата от измерването се закръгля до цифра от същия ред като стойността на грешката.

Допълнителните цифри за цели числа се заменят с нули, а за десетични дроби се изхвърлят. Пример: (103221 ± 245) Pa – преди закръгляване;

(103220 ± 250) Pa – след закръгляване при изчисляване на налягането на течността.

Ако цифрите, заменени с нула или изхвърлени, са по-малко от 5, тогава останалите цифри не се променят. И ако тази цифра е по-голяма от 5. Тогава останалите оставащи цифри се увеличават с единица. Пример: (846,45 ± 0,13) kg/m 3 – преди закръгляване; (846,5 ± 0,1) kg/m 3 – след закръгляване при изчисляване на плътността на неизвестна течност.

Ако цифрата, която се заменя с нула или се изхвърля, е 5 (с последващи нули), тогава закръгляването се извършва по следния начин: последната цифра в закръгленото число остава непроменена. Ако е четен, и се увеличава с единица, ако е нечетен. Пример: (184, 256 ± 0.127)N – преди закръгляване; (184,26 ± 0,13)N или

(184,3 ± 0,1) - след закръгляване при изчисляване на силата на налягането на течността върху плоски хоризонтални и вертикални стени.

Когато представяте крайния резултат от измерването, е удобно да напишете числената стойност под формата на десетична дроб, умножена по необходимата степен 10. Например, когато записвате стойността на атмосферното налягане: 101,239 Pa = 101,239 * 10 3 Pa = 101,24 kPa.

В повечето случаи на експериментално изследване на хидравлични явления е препоръчително получените зависимости да се представят под формата на графика. Чрез сравняване на теоретичната крива с експерименталната се определя дали експерименталните резултати съответстват на очакваната стойност. В някои случаи се предлага наслагването на експерименталната част от графиката върху теоретичната крива. В този случай е необходимо да се вземе предвид поведението на участъка от кривата точно в границите на измерената стойност, която се показва на теоретичната крива. За удобство избраният мащаб при конструиране на експерименталната зависимост трябва да съвпада с мащаба на теоретичната зависимост. Например, при наслагване на графика на зависимостта на хидравличното съпротивление от числото Re върху графиката на Мурин, експерименталната част е само една десета от теоретичната крива (и има много от тях на графиката на Мурин). Следователно правилното съвпадение на експерименталния участък с една от тези криви ще даде възможност да се определи еквивалентната относителна грапавост на вътрешната повърхност на тръбата в продължението на тази крива.

Експерименталните точки върху милиметрова хартия са представени под формата на кръстове и кривата е начертана не върху всички точки, а в границите на грешката, така че над и под тази крива броят на точките според общото им разстояние от експерименталната линия е приблизително същото. Общият вид на експерименталната крива трябва да бъде подобен на външния вид на теоретичната зависимост или на външния вид на съответната част от теоретичната крива.

Лабораторна работа №1

ИЗУЧАВАНЕ НА ЛАБОРАТОРЕН СТЕНД “ХИДРОСТАТИКА GS”

Цел на работата:изучават конструкцията и принципа на работа на лабораторния стенд „Хидростатика”; запишете формулата за определяне на абсолютното налягане, запишете формулата за определяне на свръхналягане с помощта на батерия от пиезометри; познава плътността на течностите в пиезометри; определяне цената на разделителни пиезометри и манометри; изразяват значението си в SI.

Кратка теория.

Стендът се състои от работна маса 1 (фиг. 1), резервоар 2 и щит 3 с прикрепен към него акумулаторен манометър за налягане-вакуум Р3. До масата е прикрепено табло от стенни пиезометри 4. Резервоарът е напълнен на ¾ с работна течност. С помощта на компресор 5 и прахосмукачка 6, разположени на долния рафт на масата, може да се създаде излишно или вакуумно налягане под капака на резервоара. Необходимият режим се осигурява от блок за управление 7 и кранове B1 и B2. Налягането на въздуха в резервоара се записва с механични уреди - манометър MH1 и вакуум манометър VN. На предната и страничните стени на резервоара има фланци, към които чрез силфони 8 са закрепени две пробни плоски стени 9 - вертикална и хоризонтална. Към фланците са прикрепени линийки с мащаби, които служат за определяне на движението на стените. Колената на вакуумметъра за налягане на батерията P3 са пълни с течност (по принцип течностите могат да бъдат различни). Левият край на вакуумметъра на батерията е пълен с въздух и е свързан към горната част на резервоара, а десният край е отворен към атмосферата (фиг. 2).

На стенния панел на пиезометри 4 има пиезометър P1, свързан към частта от резервоара, напълнена с работна течност, и U-образен манометър P2 за налягане и вакуум, пълен с изпитваната течност с неизвестна плътност. Единият край на манометъра за налягане и вакуум P2 е свързан към горната (въздушна) част на резервоара, а вторият е свързан към механично устройство - манометър MH2.

Вентилите B5 и B3 служат за блокиране на манометъра P2 за налягане и вакуум при провеждане на експерименти с налягане или вакуум, които надвишават границите на измерване на това течно устройство. Кранове B8 и фитинг 10 се използват за пълнене на резервоара с работна течност и изпразване.

Ориз. 1. Лабораторен стенд “Хидростатика GS”.

Лабораторният стенд "GS" е предназначен за извършване на лабораторна работа № 2.3.4 за определяне на хидростатично налягане, плътност на неизвестна течност и сила на натиск на течността върху плоски вертикални и хоризонтални стени.

Контролни въпроси.

За какво е предназначен лабораторният стенд “Hydrostatics GS”?

На какво се основава принципът на работа на стойката?

Избройте основните елементи на лабораторния стенд.

Какви измервателни уреди за налягане се използват в стенда?

Каква е цената на деление на скалата за батерия от пиезометри?

Каква е цената на делението на скалата за монтирани на стена пиезометри?

Ориз. 2. Хидравлична схема на стенд “Hydrostatics GS”.

Каква е разделителната цена на механичните манометри? Изразете това количество в SI.

Какъв вид течност има в батерията на пиезометъра? Посочете неговата плътност.

Какви течности се съдържат в стенните пиезометри? Посочете каква е плътността на течността в пиезометър P1.

С каква течност и до какво ниво е напълнен резервоарът? Защо?

Как се определя свръхналягането и налягането-вакуум в резервоар от батерия от настолни пиезометри? Напишете формулата.

Посочете двата основни режима на работа на стойката. Какви устройства се използват за създаване на тези режими и къде се намират?

Кои методи за определяне на хидростатичното налягане са най-точни.

Лабораторна работа №2

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ХИДРОСТАТИЧНО НАЛЯГАНЕ.

Цел на работата - студентите овладяват методи за измерване на хидростатично, излишно и вакуумно налягане в два режима.

При подготовката за работа, в процеса на изпълнение на работата и при обработката на резултатите от експериментите ученикът трябва:

Запознайте се с различни инструменти за измерване на налягането;

Определяне на хидростатично налягане по три начина в два режима;

Определете налягането под капака на резервоара, като използвате показанията на пиезометъра и манометъра за налягане и вакуум на батерията и ги сравнете с показанията на механично устройство в два режима;

Определете абсолютната грешка при измерване на хидростатичното налягане, като използвате и трите метода за всички режими.

Лабораторни упражнения по хидравлика

Във виртуалната лаборатория

Насоки

Одобрено от редакцията и издателството

Самара 2009 г

Съставен от В И. Веснин

UDC 532; 621.031

Лабораторна работа по хидравлика във виртуална лаборатория: указания / комп. В И. Веснин; SGASU. – Самара, 2009. – 40 с.

Указанията са предназначени за редовни и задочни студенти от университетските специалности: 290300, 290500, 290700, 290800, 291300, 291500, 330400 при изпълнение на лабораторни упражнения по дисциплината „Хидравлика“ (II курс, III-IV ред. време семестри и IV курс, VII семестър задочно).

Предоставена е необходимата информация за извършване на лабораторна работа по следните теми:

"Хидростатично налягане и закон на Паскал",

"Уравнение на Бернули за стабилно неравномерно движение на течност",

"Режими на потока на течности"

"Хидравлично съпротивление"

„Поток на течност през малки дупки в тънка стена и дюзи при постоянно налягане в атмосферата,“

"Воден чук".

Към определената лабораторна работа са дадени тестови въпроси.

Учебно издание

Редактор G.F. коноп

Технически редактор A.I. Лошо време

Коректор Е.М. Исаева

Подписан за печат на 20 юли 2009 г.

Формат 60х84/16. Офсетова хартия. Офсетов печат.

Академично изд. л. Условно фурна л. Тираж 100 бр.

Самарски държавен университет по архитектура и строителство

443001 Самара, ул. Молодогвардейская, 194

обща част

Компютърната версия на лабораторията по хидравлична механика е предназначена за симулиране на лабораторна работа в съответствие с програмата на дисциплината "Хидравлика". Включва една лаборатория по хидростатика и 5 единици по хидродинамика.

Виртуалната лаборатория се състои от анимирано изображение на екрана на текущите инсталации и математически модел на физическия процес, който се изучава, който контролира съдържанието на екрана.

Програмата ви позволява да симулирате измерването на параметри на физически процес с помощта на инструменти, използвани в практиката на хидравлични експерименти. По време на компютърен експеримент програмата възпроизвежда случайното отклонение на измерения параметър, което дава възможност да се оцени точността на измерванията с помощта на методи за статистически анализ.

Всяка от лабораторните инсталации се състои от три секции:

1 – схема на лабораторна инсталация, подобна на показаната в настоящите указания;

2 – информация за програмата, описваща методологията за извършване на тази работа и съдържаща необходимите изходни данни, които са частично посочени на диаграмата;

3 – провеждане на експеримент, който се осъществява в интерактивен компютърен режим.

Програмата ви позволява да провеждате експерименти в различни режими.

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ Държавен университет в Толиати

Институт по строителство Катедра "Водоснабдяване и канализация".

МЕТОДИЧЕСКИ УКАЗАНИЯ

за лабораторни упражнения по дисциплина “ХИДРАВЛИКА”

за академичен съветник

Толиати 2007 г

UDC 532.5 (533.6)

Указания за лабораторна работа по дисциплината "Хидравлика" за редовни студенти по строителни специалности. / Comp. Калинин А.В., Лушкин И.А. – Толиати: TSU, 2006.

Очертани са целите, задачите и програмата на лабораторната работа, дадени са указания за подготовка за работа и тяхното изпълнение.

Ил. 12. Таблица 8. Библиография: 5 загл.

Съставител: Калинин А.В., Лушкин И.А. Научен редактор: Вдовин Ю.И.

Одобрено от редакционно-издателския отдел на методическия съвет на института.

© Държавен университет в Толиати, 2007 г

Указания за лабораторна работа

Основата на изучавания курс е придобиването от студентите на първоначални умения за провеждане на изследователска работа, разбиране на резултатите от лабораторните изследвания, представяне и защита на получените резултати. Лабораторните упражнения се провеждат в лабораториите на отдел „Водоснабдяване и канализация“. По време на работата студентът има възможност да види и изучава явления, протичащи в течност, да извършва измервания на физични величини, да овладее методологията за поставяне на експерименти, да придобие умения за обработка на данни, получени в резултат на експеримент, и представяне на резултати от изследвания . По време на лабораторната работа студентът трябва да се научи да използва измервателни уреди.

Преди провеждане на лабораторна работа се проверяват знанията на студентите по теоретичния материал по темата на експерименталното изследване. Контролът се провежда от академичен консултант в тестова форма. Студентът се допуска до лабораторна работа, ако отговори правилно на 40% от въпросите на теста.

В лабораторни работи № 4 и № 5 студентът трябва да изчисли параметрите на физическия модел преди провеждане на експериментално изследване. Резултатите от изчисленията се представят на академичния консултант. Ако студентът не е завършил изчислението, студентът няма право да участва в експерименталното изследване.

Резултатите от експерименталното изследване са представени под формата на доклад. Докладът съдържа: целта на работата, монтажна схема, основни изчислителни формули, таблици с измервания и изчисления, графики, заключения. Резултатите от проучването, след преглед от академичен съветник, се използват при проектирането на късия тръбопровод.

Описание на универсалната хидравлична стойка GS - 3

Универсалната хидравлична стойка (виж фиг. 1) е предназначена за лабораторни и изследователски работи, чиято цел е да изучават законите на движението на течността. Хидравличният стенд е разработен в катедрата по топлотехника и топлинни двигатели на Самарския държавен аеродинамичен университет.

Основни елементи на хидравличната стойка:

устройство за налягане и приемане;

работна среда;

помпа;

измервателни уреди.

На стелажа 4 има резервоар под налягане 2, изработен от неръждаема стомана във формата на сфера. Резервоарът под налягане има изходна тръба 3, към която с помощта на уплътнение е прикрепена работната секция 15. Другият край на работната секция е закрепен в тръбата с помощта на гумен маншет, който се натиска върху секцията чрез механизъм 17.

Водата навлиза в тръбопровода под налягане от помпа 9, когато се отвори клапан 8. По време на експеримента захранващият клапан 6 и изпускателният клапан 7 трябва да бъдат затворени. Водният поток през работната зона се регулира от клапан 18 на изхода от работната зона и клапан 8

Ориз. 1. Схема на хидравлична стойка

Приемното устройство е резервоар 22, свързан към дренажната линия 12. Измервателен резервоар 20 е монтиран над приемния резервоар на конзолата 10 за измерване на водния поток. На конзолата е монтирана тава 11, използвана за събиране на вода и източването й в мерителен резервоар 20. В долната част на мерителния резервоар има клапан 21, управляван от лостов механизъм

Измервателните уреди са представени от пиезометричен щит 13, върху който са монтирани седем стъклени тръби. Излишното налягане в резервоара за налягане се измерва със стандартен манометър 1. При измерване на водния поток, едновременно със затварянето на крана на контролния панел 5, се включва електрически хронометър. След напълване на определен обем на мерителния резервоар с вода (3 литра), контактът на нивопревключвателя се затваря и едновременно с това спира електрическият хронометър.

Хидравличната стойка работи в затворен кръг с изпомпване на вода от захранващия резервоар, източване в приемния резервоар и подаване под налягане към захранващия резервоар.

Лабораторна работа № 1 Определяне на стойността на коефициента на вискозитет на водата

1. Цел на работата: експериментално определяне на коефициента на вискозитет и плътността на водата при дадена температура. Експерименталните резултати се използват за изчисляване на къс тръбопровод.

2. Работна програма:

2.1 Определяне на вискозитета на водата при дадена температура с помощта на вискозиметър на Engle

2.2.Измерете плътността на течността с ареометър. 2.3 Установете динамичния вискозитет на изпитваната течност.

3. Описание на лабораторната уредба и средствата за измерване

Вискозиметър на Engler(фиг. 2) се състои от метален цилиндър 1 със сферично дъно с отвор. Отворът се затваря с прът 2. При изследване на зависимостта на промяната на вискозитета на течността от температурата цилиндърът се поставя във водна баня 3 с регулируемо нагряване на водата.

Фигура 2. Вискозиметър на Engler

Принципът на действие на хидрометъра (виж фиг. 3) се основава на използването на закона на Архимед, според който силата на Архимед действа вертикално нагоре върху тяло, поставено в течност. Големината на тази сила зависи от плътността на течността. Колкото по-голяма е плътността на течността, в която е поставено тялото, толкова по-голяма ще бъде силата на Архимед, която ще изтласка тялото от течността. Възможно е да се нанасят маркировки върху тялото под формата на поплавък, съответстващ на различни стойности на плътност, и в зависимост от това колко видим е такъв „поплавък“ над повърхността на течността, преценете плътността на тази течност.

Ориз. 3. Хидрометър

4. Работен ред:

4.1. Изсипете ≈ 250 cm 3 от изпитваната течност в цилиндър 1 и поставете мерителен съд под отвора.

4.2. С помощта на прът 2 отворете отвора в цилиндъра, като в същото време включите хронометъра.

4.3. Определете времето τ 1 изтичане от цилиндър от 200 cm3 от изпитваната течност при стайна температура. Повтаряме опита поне 3 пъти.

4.4. Внимателно избършете цилиндъра и го изсипете в него със затворен отвор на дъното ≈ 250 cm 3 еталонна течност (дестилирана вода).

4.6. Определете времето на изтичане τ 2 референтна течност.

4.7. За да определите плътността ρ, изсипете изследваната течност във висока мерителна чаша. Спускаме хидрометъра в чашата и използваме хидрометричната скала, за да определим плътността на течността.

4.8. Определете средното време на изтичане τ 1sr и τ2sr

τ ср = τ " + τ " + ... + τ n , n

където n е броят на измерванията. 4.9. Изчисляване на градуси на Енглер

°E = τ 1ср.

τ 2ср

4.10. Определяме коефициента на кинематичен вискозитет ν, използвайки формулата на Ubelode

ν = (0,0732° Oe − 0,0631° Oe).

4.11. Намираме динамичния коефициент на вискозитет μ с помощта на формулата

ν = μ ρ .

4.12. Резултатите от измерванията и изчисленията са обобщени в таблица 1 и се използват при изчисляване на къс тръбопровод

маса 1

5. Изводи

Вискозитет на изпитваната течност

Лабораторна работа № 2 Изследване на законите на движението на течността

1. Цел на работата: Експериментално потвърждение на заключенията, направени по време на изучаването на темата „Основи на динамиката и кинематиката на флуидите“, придобиване на умения за конструиране на напорна линия и пиезометрична линия на къс тръбопровод.

2. Работна програма:

2.1 Определете налягането H в три точки на оста на тръбата, намерете загубата на налягане. 2.2 Определете скоростта на потока по оста на тръбата.

2.3 Начертайте графики на промените в общото налягане H и хидростатичното налягане H p по дължината на тръбата.

3. Описание на монтажа.Лабораторната работа се провежда в помещенията на лабораторията по хидравлика на отдела за хуманно отношение и насилие. Работната част на хидравличната стойка, върху която се извършва работата, е наклонена метална тръба с променливо напречно сечение (фиг. 4). За измерване на статичното и общото налягане на флуида в секции 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 и 5-5 са монтирани пиезометрични тръби и тръби на Пито. Потокът на течността в тръбата се регулира от клапан, разположен в края на работната част на стойката.

Ориз. 4. Диаграма на работната зона на хидравличната стойка

4. Работен ред:

4.1. Включваме инсталацията.

4.2. Отворете вентила в края на работната зона на стойката.

4.3. Измерваме разстоянието между тръбните секции l и ординатата z във всяка секция.

4.3. След като въздушните мехурчета излязат от тръбите, записваме показанията на пиезометъра

И Тръби на Пито във всички секции.

4.4. Изключете инсталацията.

4.5. Определяне на енергийните загуби между секциите

h w 1− 2 = H 1 − H 2 , h w 2− 3 = H 2 − H 3 и т.н.,

където h w 1 − 2 – загуба на налягане между секции 1-1 и 2-2; h w 2 − 3 – загуба на налягане между секции 2-2 и 3-3; H 1 , H 2 , H 3 – показания на тръбата на Пито в секции 1-1, 2-2 и 3-3.

4.6. Намерете измереното скоростно налягане във всяка секция

където H i е показанията на тръбата на Пито в съответния раздел; H pi – показанията на пиезометричната тръба в съответния участък.

4.7. Определете скоростта на потока по оста на тръбата

υ = 2 gh υ .

4.8. Резултатите от изследването са записани в таблица 2. Таблица 2

В семинара са представени описания на шестнадесет лабораторни работи по дисциплината „Хидравлика“, всяка от които включва кратка теория, насоки за изпълнение и тестови въпроси. Справочният материал е включен в приложението. Речникът на термините се състои от използваните понятия и техните определения.

За студенти, обучаващи се по специалност 19060365 „Обслужване на транспортни и технологични машини и съоръжения (Автомобилен транспорт)” и 19050062 „Експлоатация на автомобилите”.

ПРЕДГОВОР

Изучаването на хидравлика от студенти по специалностите по автомобилен транспорт включва извършване на определен обем лабораторна работа. Този сборник съдържа описания на лабораторните работи и указания за тяхното изпълнение.

Целта на лабораторното упражнение е студентите да консолидират материала от лекционния курс, да развият умения за самостоятелна работа с инструменти при провеждане на експерименти, да научат методи за определяне на параметрите на движеща се течност и извършване на изчисления, както и способността да правят заключения въз основа на получените резултати.

Изпълнението на всяка задача отнема 2 часа. Тъй като при изучаването на дисциплината някои раздели се дават на студентите за самостоятелно проучване, методическите указания за всяка работа накратко очертават теоретичния материал.

ВЪВЕДЕНИЕ

Хидравликата е техническа наука, която изучава механичните свойства, законите на равновесието и движението на течности. Терминът „течност“ обхваща както капчици, практически несвиваеми течности, така и газообразни или свиваеми среди.

Теоретичният подход се основава на принципа на Ойлер за непрекъснатост, според който течността се разглежда не като набор от дискретни материални частици, а като континуум, т.е. непрекъсната или непрекъсната материална среда, която позволява неограничена делимост на нейните частици. Такова виждане за структурата на материята е приемливо, ако размерите на обемите, в които се разглежда изследваното явление, са достатъчно големи в сравнение с размерите на молекулите и техния свободен път.

В хидравликата широко се използват експериментални методи за изследване, което позволява да се коригират теоретични заключения, които се отклоняват от реалните явления.

Основните раздели на практическата хидравлика са: поток през тръби, поток на течност от отвори и през дюзи, взаимодействие на потока с препятствия, движение в пореста среда (филтрация), както и хидравлични машини.

ЛАБОРАТОРНИ РАБОТИ

Тема 1. ИЗУЧАВАНЕ НА ФИЗИЧНИТЕ СВОЙСТВА
ТЕЧНОСТИ

Цел на работата:владее методите за измерване на плътност, топлинно разширение, вискозитет и повърхностно напрежение на течности.

Главна информация

Вещество в течно агрегатно състояние (течна фаза) се нарича течност. Течното агрегатно състояние е междинно между твърдото състояние, което се характеризира със запазване на обема си, образуване на повърхност и притежаване на определена якост на опън, и газообразното състояние, при което веществото приема формата на съда, в който се съдържа. В същото време течността има само присъщото й свойство - течливост, т.е. способността да се деформира пластично или вискозно под въздействието на всякакви (включително произволно малки) напрежения. Течливостта се характеризира със стойност, обратна на вискозитета.

Основните характеристики на течността са плътност, свиваемост, термично разширение, вискозитет и повърхностно напрежение.

Плътностна хомогенно вещество се нарича масово съотношение мтечност до нейния обем У:

ρ = м/ У.

Свиваемост– свойството на течността да намалява обема си под въздействието на равномерно налягане. Тя се оценява коефициент на свиваемост  стр, показващ относителното намаляване на обема на течността Δ У/Ус увеличаване на налягането Δ ρ за единица:

βρ = (Δ У/У)/Δ ρ .

Топлинно разширение– свойството на течността да променя обема си при нагряване – характеризира се при постоянно налягане, коефициент на обемно термично разширение  T, което е равно на относителното нарастване на обема Δ У/Упри промяна на температурата  Tс една степен:

β T =(Δ У/У)/Δ T.

Като правило, когато се нагрява, обемът на течността се увеличава.

Вискозитет(вътрешно триене) - свойството на течните тела да се противопоставят на движението на една част спрямо друга. Тя се оценява коефициент на динамичен вискозитет  , която има размерността Pa∙s. Характеризира устойчивостта на течност (газ) към изместване на нейните слоеве.

Заедно с динамичния вискозитет, изчисленията често се използват кинематичен коефициент на вискозитетν, което се определя по формулата

ν = μ /ρ

и се измерва с m 2 /s или стокс (1 стокс = 1 cm 2 /s).

Коефициентите на динамичен и кинематичен вискозитет се определят от вида на течността, не зависят от скоростта на потока и намаляват значително с повишаване на температурата.

Повърхностно напрежение– термодинамична характеристика на интерфейса между две фази, определена от работата на обратимо изотермично образуване на единица площ от тази повърхност. В случай на течен интерфейс, повърхностното напрежение се разглежда като сила, действаща на единица дължина от повърхностния контур и стремяща се да намали повърхността до минимум за дадени фазови обеми. Характеризира се с коефициент на повърхностно напрежение  , J/m 2 = N/m. Работата по формирането на нова повърхност се изразходва за преодоляване на силите на междумолекулна адхезия (кохезия) по време на прехода на молекулите на веществото от обема на тялото към повърхностния слой. Резултатът от междумолекулните сили в повърхностния слой не е нула и е насочен вътре във фазата, в която адхезионните сили са по-големи. По този начин повърхностното напрежение е мярка за некомпенсацията на междумолекулните сили в повърхностния (интерфазен) слой или излишъка на свободна енергия в повърхностния слой в сравнение със свободната енергия в обемните фази.

Стойностите на плътността, коефициентите на свиваемост, обемното топлинно разширение, кинематичният вискозитет и повърхностното напрежение при температура 20 ° C са дадени в табл. Точка 3.1 от заявлението.

Описание на устройството за изследване
физични свойства на течността

Устройството за изследване на физичните свойства на течността съдържа 5 устройства, направени в един прозрачен корпус (фиг. 1), който показва параметрите, необходими за обработка на експерименталните данни. Уреди 3-5 започват да работят след завъртане на устройството на 180°. Термометър 1 показва температурата на околната среда и следователно температурата на течностите във всички устройства.

Ориз. 1. Схема на устройството:
1 – термометър; 2 – хидрометър; 3 – Стоксов вискозиметър;
4 – капилярен вискозиметър; 5 – сталагмометър

1.1. Определяне на коеф
термично разширение на течността

Термометър 1 (фиг. 1) има стъклен съд с капилярка, пълна с термометрична течност и скала. Принципът на неговото действие се основава на топлинното разширение на течности. Промяната на температурата на околната среда води до съответно изменение на обема на термометричната течност и нейното ниво в капиляра. Нивото показва стойността на температурата на скалата.

Коефициентът на топлинно разширение на термометрична течност се определя въз основа на мисловен експеримент. Приема се, че температурата на околната среда се е повишила от долната (нула) до горната гранична стойност на термометъра и нивото на течността в капилярката се е повишило с л.

За определяне на коефициента на топлинно разширение е необходимо:

2. Изчислете нарастването на обема на термометричната течност

Δ У = π r 2 л,

Където r– радиус на капилярката на термометъра (посочен върху термометъра).

3. Отчитане на първоначалния (при 0°C) обем на термометричната течност У(стойността е дадена на термометъра) намерете коефициента на топлинно разширение β T = (Δ У/У)/Δ Tи го сравнете с референтната стойност β T* (Таблица P. 3.1). Въведете стойностите на използваните количества в таблицата. 1.

маса 1

1.2. Измерване на плътността на течност с хидрометър

Хидрометър 2 (фиг. 1) се използва за определяне на плътността на течността по метода на поплавъка. Представлява кух цилиндър с милиметрова скала и тежест на дъното. Благодарение на тежестта, хидрометърът плава в тестваната течност във вертикално положение. Дълбочината на потапяне на хидрометър е мярка за плътността на течността и се отчита от скала по горния ръб на менискуса на течността около хидрометъра. При конвенционалните хидрометри скалата е градуирана в стойностите на плътността.

По време на работа е необходимо да се извършат следните операции:

1. Измерете дълбочината на потапяне чхидрометър на милиметрова скала върху него.

2. Изчислете плътността на течността по формулата

ρ = 4м/(πd 2 ч),

Където мИ д– маса и диаметър на хидрометъра (стойностите са дадени на хидрометъра).

Тази формула се получава чрез приравняване на гравитацията на хидрометъра Ж = мги плаваща (архимедова) сила Е А = ρ gW, където е обемът на потопената част на хидрометъра У = hπd 2 /4.

3. Сравнете експерименталната стойност на плътността  с референтна стойност  * (Таблица P. 3.1). Стойностите на използваните количества са обобщени в табл. 2.

таблица 2

Резултати от наблюдения и изчисления

Хареса ли ви статията? Споделете с вашите приятели! Сподели на Facebook Прочетете също Правила за писане на обяснителна записка Обяснителна записка от организатора на изпита Време на изпита след една година Федерална служба за надзор в образованието и науката на Руската федерация Организация на работата на предметните комисии на съставните образувания на Руската федерация за провеждане на държавни оценки Нова процедура за провеждане на единния държавен изпит и заповед за държавен изпит от 26 декември Нов ред за провеждане на Единния държавен изпит Заповед на Министерството на образованието и науката Единен държавен изпит Решение на предсрочен изпит по физика Имена на плодове и зеленчуци на немски Как се изчислява производителността на труда - формули, примери Връх