Схема установки и методика измерений

Для демонстрации работы жидкостных приборов служит устройство №2, которое выполнено прозрачным и имеет полость 1, в которой всегда сохраняется атмосферное давление, и резервуар 2, частично заполненный водой (рисунок 2.2,а). Для измерения давления и уровня жидкости в резервуаре 2 служат жидкостные приборы 3, 4, 5. Они представляют собой прозрачные вертикальные каналы со шкалами, размеченными в единицах длины.

1 – полость с атмосферным давлением; 2 – опытный резервуар;

3 – пьезометр; 4 – уровнемер; 5 – мановакуумметр;

Пьзометр; 7 – вакуумметр

Рисунок 2.2 - Схема устройства №2

Однотрубный манометр (пьезометр) 3 сообщается верхним концом с атмосферой, а нижним – с резервуаром 2. Им опреде6ляется манометрическое давление р_м=ρgh_п на дне резервуара.

Уровнемер 4 соединён обоими концами с резервуаром 2 и служит для измерения уровня жидкости Н в нём.

Мановакуумметр 5 представляет собой U-образный канал, частично заполненный жидкостью. Левым коленом он подключён к резервуару 2, а правым – к полости 1 и предназначен для определения манометрического р_мо=ρgh_м (рис. 2.2, а) или вакуумметрического р_во=ρgh_в (рисунок 2.2,б) давлений над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2. Давление в резервуаре можно изменять путём наклона устройства.

При повороте устройства в его плоскости на 180° против часовой стрелки (рисунок 2.2,в) канал 4 остаётся уровнемером, колено мановакуумметра 5 преобразуется в пьезометр 6, а пьезометр 3 – в вакуумметр (обратный пьезометр) 7, служащий для определения вакуума р_во=ρgh_в над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2.

При проведении работы выполнить следующие действия:

1) В резервуаре 2 над жидкостью создать давление выше атмосферного (р₀>р_а), о чём свидетельствуют превышение уровня жидкости в пьезометре 3 над уровнем в резервуаре и прямой перепад уровней в мановакуумметре 5 (рисунок 2.2,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.

2) Снять показания пьезометра h_п, уровнемера h имановакуумметра h_м.

3) Вычислить абсолютное давление на дне резервуара через показания пьезометра, а затем – через величины, измеренные уровнемером и мановакуумметром. Для оценки сопоставимости результатов определения давления на дне резервуара двумя путями найти относительную погрешность δ_р.

4) Над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 2 создать вакуум (р₀<р_а), когда уровень жидкости в пьезометре 3 становится ниже, чем в резервуаре 2, а на мановакуумметре 5 появится обратный перепад h_в (рисунок 2.2,б). Для этого поставить устройство №2 на левую сторону, а затем наклоном вправо отлить часть жидкости из резервуара 2 в левое колено мановакуумметра 5. Далее выполнить операции по пунктам 2 и 3.

5) Перевернуть устройство №2 против часовой стрелки (рисунок 2.2,в) и определить манометрическое или вакуумметрическое давление в заданной преподавателем точке С через показания пьезометра 6, а затем с целью проверки найти его через показания обратного пьезометра 7 и уровнемера 4.

В процессе проведения опытов заполнить таблицу 2.3

Обработка экспериментальных данных

Обработка исходных величин для получения результатов производится по формулам, указанным в таблице 2.3.

Анализ полученных результатов и вывод

Сравнить полученные различными способами значения гидростатических давлений в заданных точках.

В выводах оценить условия применимости жидкостных приборов в зависимости от величин давления.

Таблица 2.3 - Таблица измеряемых и расчётных величин

Наименование величин	Обозначения, формулы	Условия опыта
р0>ра	р0<ра
Пьезометрическая высота, м	hп
Уровень жидкости в резервуаре, м	h
Манометрическая высота, м	hм		-----
Вакуумметрическая высота, м	hв	-----
Абсолютное давление на дне резервуара по показанию пьезометра, Па	p=pа+ρghп
Абсолютное давление в резервуаре над жидкостью, Па	p0=pа+ρghм p0=pа-ρghв	-----	-----
Абсолютное давление на дне резервуара через показания мановакуумметра и уровнемера, Па	p*=p0+ρgh
Относительная погрешность результатов определения давления на дна резервуара, %

Примечание. Для простоты вычислений можно принять атмосферное давление р_а=101325 Па, а плотность воды ρ=1000 кг/м³.

2.6 Контрольные вопросы

1) Жидкостные приборы для измерения давления.

2) Основное уравнение гидростатики, изменение давления с изменением глубины погружения.

3) Свойства гидростатического давления.

4) Закон Паскаля.

Лабораторная работа № 3