Лабораторная работа № 1. Цель работы-установить зависимость показаний микромано­метра от величины

 

Цель работы-установить зависимость показаний микромано­метра от величины измеряемого давления и осуществить его тарировку. По результатам работы составляются таблицы опытных данных, стро­ится тарировочный график и определяется тарировочный коэффициент.

 

Общие сведения

Способ 1. Наиболее распространенной в практике применения манометров является их тарировка способом доливания жидкости или по методу сравнения показаний этих манометров с эталонным.

По первому способу в чашку микроманометра доли­вают некоторое количество жидкости. Если площадь чашки F, то уро­вень в ней изменится на величину

 

dl = W/(γ·F) (18)

 

где W—объем долитой жидкости; γ — ее удельный вес.

Повышение уровня жидкости эквивалентно увеличению давления в узкой трубке, равному

 

dP = γ·dl (19)

 

но с учетом (17)

dP = К_э·dh_э (20)

 

где индексом «э» обозначены рассчитываемые показания отсчетной трубки микроманометра, которые рассматриваются как эталонные.

Тогда в соответствии с (18) и (19)

 

dh_э=γ·dl/К_э=W/(K_э·F) (21)

 

Во время тарировки после доливания фиксированных объемов жид­кости в чашку микроманометра записывают соответствующие экспери­ментальные показания h_т и затем по начальному показанию h₀ вычис­ляют разность dh_т = h_т–h₀. Эту разность сравнивают с расчетными зна­чениями dh_э, определяемыми из выражения (21).

Отношение эталонной величины dh_э к значению dh_т определяет тарировочный коэффициент микроманометра.

 

k_т = dh_э / dh_т (22)

 

Порядок проведения работы:

1. Ознакомиться с устройством микроманометра и проверить его го­товность к работе.

2. Снять крышку чашки микроманометра и штангенциркулем изме­рить ее размеры.

3. Измерить температуру в лаборатории t_н. Зафиксировать началь­ный уровень в отсчетном колене микроманометра h₀

4. Доливая в чашку фиксированные объемы жидкости, записать соответствующие показания микроманометра h_т.

5. Определить перепады уровней dh_т = h_т–h₀ и вычислить dh_э из (3.1.3); по этим данным построить график dh_э =f(dh_т) и рассчитать та­рировочный коэффициент.

 

Способ 2. Более широкое применение в практике получила тарировка по мето­ду сравнения показаний исследуемого микроманометра с эталонным при измерении ими одного и того же давления. Когда приборы для проведения такой тарировки соединяются в общую схему измерения. Согласно этой схеме перепад давлений, измеряемый эталонным манометром и равный

 

Р₀ – Р_атм = К_э· dh_э (23)

 

сравнивается с показаниями тарируемого манометра

 

Р₀ – Р_атм = k_т·K_т·dh_т (24)

 

где коэффициенты К_э и К_т соответственно для эталонного и тарируемо­го манометров определяются по (16). В результате этого сравнения находим

К_э·dh_э=k_т·K_т·dh_т (25)

 

откуда тарировочный коэффициент

 

k_т = К_э·dh_э/(K_т·dh_т) (26)

 

Вводя обозначение

 

tg α = dh_э/dh_т (27)

 

получим

 

k_т = (К_э/K_т) ·tg α (28)

 

Во время эксперимента снимают показания микроманометров при различных давлениях и определяют зависимость dh_э =f(dh_т), по кото­рой строят тарировочный график.

Выражение (28), определяющее постоянное значение коэффици­ента k_т для всего диапазона измеряемых давлений, будет соответство­вать тарировочному графику в виде прямой линии, наклоненной под уг­лом α к оси, на которой откладывается dh_т. Тарировочный коэффициент k_т может быть вычислен по экспериментальным данным при помощи выражения

 

(29)

 

Все тарировочные данные необходимо дополнить поправками, учи­тывающими изменение удельного веса жидкости за счет температуры, по формуле (30):

 

γ = γ_н /[1+β(t-t_н)] (30)

 

где γ_н и γ – удельные веса жидкости соответственно при некоторой на­чальной температуре t_н и температуре эксперимента t; β – коэффициент объемного расширения жидкости.

Если измерение производится при температуре t, то в соответствии с показаниями манометра

 

Р₀ – Р_атм = k_T· ·dh_T (31)

 

где величина находится из (32) по удельному весу γ, определяемо­му согласно (30). Эту величину можно представить в виде

 

= K_т·γ/γ_н (32)

 

где K_т – коэффициент (16), вычисляемый для температуры t_н при которой осуществлялась тарировка. Введя обозначение

 

(33)

 

получим зависимость для расчета перепада давлений в виде

 

Р₀ – Р_атм = k_т·K_T·dh_T (34)

 

где поправочный коэффициент

 

k = k_тk_t (35)

 

Порядок проведения работы:

 

1. Ознакомиться с устройством аэродинамической трубы, насадка полного давления и манометров; проверить их готовность к работе.

2. Закрепить насадок полного давления в рабочей части аэродинами­ческой трубы.

3. Установить эталонный и тарируемый микроманометры; подсоеди­нить их при помощи резиновых шлангов к насадку и проверить герме­тичность соединений.

4. Измерить температуру в лаборатории t_н; зафиксировать началь­ные уровни в отсчетных коленах манометров (h_0э и h_0т) и включить аэродинамическую трубу.,

5. После выхода трубы на режим установившегося течения в рабо­чей части записать соответствующие показания микроманометров (h_э и h_т), а затем выключить трубу.

6. Изменить условия работы аэродинамической трубы, при которых возросло бы (или, наоборот, уменьшилось) измеряемое давление, и осуществить аналогичные замеры обоими манометрами.

7. По экспериментальным данным dh_э и dh_т построить график dh_э = f(dh_т) и рассчитать тарировочный коэффициент.