Εγχειρίδιο εργαστηρίου μέτρησης υδραυλικής πίεσης. Κρατικό Πανεπιστήμιο Ουλιάνοφσκ. Μελέτη τρόπων κίνησης ρευστού
n1.doc
ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ
Τεχνολογικό Ινστιτούτο Biysk (παράρτημα)
κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα
ανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση
«Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Αλτάι
τους. Ι.Ι. Πολζούνοφ"
ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Roslyakov, L.V. Λομονόσοφ
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΠΡΑΚΤΙΚΗ
σε υδραυλικά, υδραυλικά μηχανήματα και υδραυλικά μηχανήματα
Μεθοδολογικές συστάσεις για την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών
στα μαθήματα «Υδραυλικά», «Υδραυλικά και υδραυλικά μηχανήματα»,
«Βασικές αρχές υδραυλικής και υδραυλικής κίνησης» για φοιτητές ειδικοτήτων:
TM–151001, VUAS – 170104, AT – 190603, APKhP – 240706,
MAPP–260601, DVT–270109
Εκδοτικός οίκος του Altai State Technical Universityτους. Ι.Ι. Πολζούνοβα
Κριτής: Επικεφαλής του Τμήματος του MAHIPP BTI Altai State Technical University
Ο καθηγητής Kunichan V.A.
Η εργασία προετοιμάστηκε στο τμήμα "Προμήθεια θερμότητας και αερίου και εξαερισμός, διεργασίες και συσκευές χημικής τεχνολογίας"
Roslyakov, A.I.
Εργαστήριο υδραυλικών, υδραυλικών μηχανών και υδραυλικών
Rodrives: μεθοδολογικές συστάσεις για την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών στα μαθήματα «Υδραυλικά», «Υδραυλικά και Υδραυλικά Μηχανήματα», «Βασικές αρχές Υδραυλικής και Υδραυλικών Κινητήρες» για φοιτητές ειδικοτήτων: TM –151001, VUAS – 170104, AT – 1907P0603, , MAPP –260601, DVT – 270109 / A.I. Roslyakov, L.V. Λομονόσοφ. – Alt. κατάσταση τεχν. Πανεπιστήμιο, ΔΔΠ. – Biysk: Εκδοτικός Οίκος Alt. κατάσταση τεχν. Παν., 2009. – 137 σελ.
Το εργαστήριο περιέχει μια περιγραφή των κανόνων, της διαδικασίας και της μεθοδολογίας για τη διεξαγωγή εργαστηριακών εργασιών, απεικονίζοντας τους βασικούς νόμους ανάπαυσης και κίνησης ενός ρευστού, καθώς και μια λίστα ερωτήσεων, η γνώση των οποίων είναι απαραίτητη για την κατανόηση των ενοτήτων «Βασικές αρχές υδραυλικής και υδραυλικής μετάδοσης κίνησης», «Υδραυλικά», «Υδραυλικά και υδραυλικά μηχανήματα» για φοιτητές μηχανολογικών ειδικοτήτων.
©A.I. Roslyakov, L.V. Lomonosova, 2009
© BTI AltSTU, 2009
ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΙΕΣΗΣ 6
1.1 Σκοπός της εργασίας: 6
1.3 Θεωρητικές πληροφορίες 6
1.5 Περιγραφή εγκατάστασης 9
1.7 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων 12
1.8 Ερωτήσεις δοκιμής 12
2.1 Σκοπός της εργασίας: 15
2.3 Θεωρητικές πληροφορίες 15
2.3.1 Τρόποι κίνησης πραγματικού ρευστού 15
2.7 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων 21
6.2 Προετοιμασία για εργαστηριακές εργασίες: 56
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Για να μελετήσουν με επιτυχία μια σειρά σημαντικών κλάδων, οι μαθητές πολλών χημικών και μηχανολογικών ειδικοτήτων πρέπει να γνωρίζουν τους βασικούς νόμους της ανάπαυσης και της κίνησης των υγρών. Στο μέλλον, συχνά πρέπει να εφαρμόσουν γνώσεις για τα βασικά της υδραυλικής για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων μηχανικής. Για παράδειγμα, μηχανολόγοι μηχανικοί σε χημικές και συναφείς βιομηχανίες υπολογίζουν και σχεδιάζουν όλα τα είδη αγωγών, δεξαμενών και συσκευών που είναι απαραίτητες για τη μετακίνηση, αποθήκευση και επεξεργασία υγρών και αέριων προϊόντων, υπολογίζουν και ρυθμίζουν τον τρόπο λειτουργίας των αντλιών. Οι μηχανολόγοι μηχανικοί χρησιμοποιούν υδραυλικούς μηχανισμούς για να αυτοματοποιήσουν και να μηχανοποιήσουν τις εργασίες επεξεργασίας εξαρτημάτων, κοπής και συμπίεσης, συναρμολόγησης και συσκευασίας προϊόντων, συσκευασίας και δοσομέτρησης χύδην και υγρών προϊόντων. Οι υδραυλικές μηχανές, οι υδραυλικοί και πνευματικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε άλλες βιομηχανίες: ύδρευση και αποκατάσταση γης, μεταλλουργία και μεταφορές, κατασκευές και γεωργία. Ως εκ τούτου, στη γενική εκπαίδευση μηχανικών των σπουδαστών των περισσότερων χημικών και μηχανολογικών ειδικοτήτων, το μάθημα της υδραυλικής είναι πολύ σημαντικό. Η επιτυχής κατάκτησή του διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό από τους μαθητές που ολοκληρώνουν ένα εργαστήριο εργαστηρίου.
Σκοπός του εργαστηρίου είναι η εμπέδωση του θεωρητικού υλικού στο μάθημα της υδραυλικής, η απόκτηση δεξιοτήτων στην εργασία με όργανα και άλλο ερευνητικό εξοπλισμό.
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Νο 1.
ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΠΙΕΣΗΣ
(4 ΩΡΕΣ)
1.1 Σκοπός της εργασίας:
- Προσδιορίστε πειραματικά τη δύναμη της υδροστατικής πίεσης και του κέντρου της πίεσης.
– να κατασκευάσετε ένα διάγραμμα υδροστατικής πίεσης.
1.2 Προετοιμασία για εργαστηριακές εργασίες:
- Μελετήστε το υλικό σχετικά με το θέμα αυτού του έργου σε αυτό το εγχειρίδιο.
- Μάθετε ορισμούς των βασικών εννοιών και όρων του θέματος
Βασικοί όροι και έννοιες:
– απόλυτη ειρήνη.
– κενό
– υδροστατική·
- πίεση
– ιδανικό υγρό.
- υπερπίεση
– μαζικές δυνάμεις·
– πυκνότητα
– επιφανειακές δυνάμεις.
– επίπεδη επιφάνεια.
– ισορροπία
– ελεύθερη επιφάνεια.
– κέντρο πίεσης.
1.3 Θεωρητικές πληροφορίες
Όλες οι εξωτερικές και εσωτερικές δυνάμεις που δρουν στο υγρό κατανέμονται συνεχώς είτε στον όγκο του (μαζικές δυνάμεις), ή κατά μήκος της επιφάνειας ( επιπόλαιος). Ως αποτέλεσμα της δράσης εξωτερικών δυνάμεων, δημιουργείται μια κανονική τάση μέσα σε ένα ρευστό σε ηρεμία, ίση με το όριο στο οποίο τείνει ο λόγος της δύναμης προς την περιοχή (Εικόνα 1.1) στην οποία δρα όταν η τιμή της περιοχής τείνει στο μηδέν. , δηλ. όταν τραβάτε την πλατφόρμα σε ένα σημείο
Υδροστατική πίεσηονομάζονται κανονικές τάσεις που προκύπτουν σε ένα υγρό υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων .
Χαρακτηρίζεται από δύο ιδιότητες:
–
η υδροστατική πίεση σε ένα σημείο δρα κανονικά στην περιοχή δράσης και κατευθύνεται εντός του όγκου του υπό εξέταση υγρού, δηλαδή είναι συμπιεστική.
– η πίεση σε ένα δεδομένο σημείο είναι η ίδια προς όλες τις κατευθύνσεις, δηλαδή δεν εξαρτάται από τη γωνία κλίσης της πλατφόρμας στην οποία δρα.
Το μέγεθος της υδροστατικής πίεσης (βλ. Εικόνα 1.1) εξαρτάται από το βάθος βύθισης ( η) του εν λόγω σημείου στον όγκο του υγρού, το ειδικό βάρος του υγρού και οι τιμές πίεσης στον όγκο πάνω από την ελεύθερη επιφάνεια και υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τη βασική εξίσωση της υδροστατικής:
, (1.1)
όπου – ειδικό βάρος του υγρού, ίσο με το γινόμενο της πυκνότητας και της επιτάχυνσης της βαρύτητας, N/m 3.
σολ 
Εικόνα 1.2 – Διάγραμμα
υδροστατική πίεση
Μια γραφική αναπαράσταση της εξάρτησης της υδροστατικής πίεσης από το βάθος βύθισης ονομάζεται διάγραμμα πίεσης(Εικόνα 1.2).
Διάγραμμα υδροστατικής πίεσης που δρα σε κατακόρυφο επίπεδο τοίχωμα υπό την πίεση ενός υγρού που έχει βάθος η, κατασκευάζεται ως εξής. Ως αρχή των συντεταγμένων λαμβάνεται το σημείο τομής του επιπέδου της επιφάνειας του υγρού με τον τοίχο ΟΑ. Οι υπερβολικές υδροστατικές πιέσεις σχεδιάζονται στην επιλεγμένη κλίμακα κατά μήκος του οριζόντιου άξονα που συμπίπτει με την κατεύθυνση της υδροστατικής πίεσης και τα αντίστοιχα βάθη υγρού σχεδιάζονται κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα η. Το πρώτο σημείο λαμβάνεται στην επιφάνεια του υγρού, όπου η=
0 και 
=
Π ΕΝΑ. Το δεύτερο σημείο είναι στο κάτω μέρος, όπου η πίεση 
Τα σημεία που προκύπτουν συνδέονται με μια ευθεία γραμμή. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνεται ένα διάγραμμα περίσσειας υδροστατικής πίεσης σε ένα επίπεδο κατακόρυφο τοίχωμα με τη μορφή τριγώνου. Με παρόμοιο τρόπο κατασκευάζεται και το διάγραμμα απόλυτης πίεσης. Ωστόσο, στην πράξη, οι δυνάμεις που προκύπτουν από τη δράση του ρευστού στα διάφορα τοιχώματα είναι πιο σημαντικές.
Για παράδειγμα, η δύναμη της υδροστατικής πίεσης ( φά) του υγρού σε ένα επίπεδο τοίχωμα βυθισμένο σε υγρό (βλ. Εικόνα 1.1) είναι ίσο με το γινόμενο της επιφάνειας μικρόαπό την ποσότητα της υδροστατικής πίεσης R Μεσε βάθος η ντο βύθιση του κέντρου βάρους της υπό εξέταση επιφάνειας:
Έτσι, η δύναμη που προκύπτει αποτελείται από δύο συστατικά:
– δύναμη 
πίεση στον όγκο πάνω από την ελεύθερη επιφάνεια:
;
– δύναμη φά ντοπίεση βάρους στο βάθος του κέντρου βάρους βύθισης
.
ΠίεσηR 0 , που εφαρμόζεται στην ελεύθερη επιφάνεια, μεταδίδεται σε όλα τα σημεία του υγρού σε όλο τον όγκο προς όλες τις κατευθύνσεις χωρίς να αλλάζει η τιμή(νόμος Pascal), δηλαδή το ίδιο σε οποιοδήποτε σημείο του όγκου του υπό εξέταση υγρού. Επομένως το συστατικό 
εφαρμόζεται στο κέντρο βάρους (σημείο ΜΕ) του υπό εξέταση τοποθεσίας. Αντίθετα, η πίεση βάρους (βλ. τύπο (1.1) και σχήμα 1.1) είναι ευθέως ανάλογη με το βάθος βύθισης. Επομένως, το σημείο εφαρμογής του στοιχείου φά ντο(τελεία ρε) θα βρίσκεται στο κέντρο του διαγράμματος υπερπίεσης (τρίγωνο), που βρίσκεται κάτω από το κέντρο βάρους της τοποθεσίας. Ποσό μετατόπισης πόντων ρεσε σχέση με το κέντρο βάρους καθορίζεται από τον τύπο
, (1.3)
Οπου Εγώ Με– ροπή αδράνειας της πλατφόρμας S ως προς τον άξονα που διέρχεται από το κέντρο βάρους της, m 4 .
η Με– βάθος βύθισης του κέντρου βάρους της τοποθεσίας, m.
μικρό– έκταση του υπό εξέταση χώρου, m2.
Σημείο εφαρμογής της δύναμης που προκύπτει φάη υδροστατική πίεση είναι μεταξύ σημείων ρεΚαι ντο.
1.4 Εξοπλισμός, τεχνικά μέσα και εργαλεία
Για την πραγματοποίηση εργαστηριακών εργασιών χρειάζεστε:
– εγκατάσταση για τη διεξαγωγή του πειράματος·
ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ Tolyatti State University
Ινστιτούτο Πολιτικών Μηχανικών Τμήμα Ύδρευσης και Αποχέτευσης
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ
Για εργαστηριακές εργασίες στην πειθαρχία "υδραυλικά"
για ακαδημαϊκό σύμβουλο
Tolyatti 2007
Οδηγίες για τη διεξαγωγή εργαστηριακών εργασιών ................................................ ................................................... |
|
Περιγραφή της καθολικής υδραυλικής στάσης GS - 3 ......................................... ........................... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 1 |
|
Προσδιορισμός του συντελεστή νερού του ιξώδους ........................................... ................................... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 2 |
|
Μελέτη των νόμων της κίνησης ρευστού ........................................... ...................................................... ....... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 3 |
|
Μελέτη των καθεστώτων κίνησης ρευστού ............................................. ................................................................ ....... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 4 |
|
Μελέτη για ένα φυσικό μοντέλο αλλαγών πίεσης σε έναν αγωγό σε περίπτωση διαρροής |
|
νερό................................................. ................................................ .......................................................... ....... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 5 |
|
Μελέτη των παραμέτρων του αγωγού σε ένα φυσικό μοντέλο .......................................... ..................... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 6 |
|
Προσδιορισμός του συντελεστή υδραυλικής τριβής ενός σωλήνα ............................................ ............. |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 7 |
|
Προσδιορισμός της τιμής του τοπικού συντελεστή αντίστασης της βαλβίδας .................................... |
|
Εργαστηριακή εργασία Νο 8 |
|
Προσδιορισμός της αντίστασης αγωγών .................................................. ................................................ |
|
Παράδειγμα αναφοράς .............................................. ...................................................... ................................................ |
|
UDC 532,5 (533,6)
Κατευθυντήριες γραμμές για εργαστηριακές εργασίες στην πειθαρχία "υδραυλικά" για φοιτητές πλήρους απασχόλησης ειδικότητες κατασκευής. / Σύνθ. Kalinin A.V., Lushkin I.A. – Tolyatti: TSU, 2006.
Οι στόχοι, οι στόχοι και το πρόγραμμα εργαστηριακών εργασιών περιγράφονται, δίδονται οδηγίες για την προετοιμασία για εργασία και την εφαρμογή τους.
άρρωστος 12. Τραπέζι 8. Βιβλιογραφία: 5 τίτλοι.
Συντάχθηκε από: Kalinin A.V., Lushkin I.A. Scientific Editor: Vdovin Yu.I.
Εγκρίθηκε από το συντακτικό και εκδοτικό τμήμα του μεθοδολογικού συμβουλίου του ινστιτούτου.
© Tolyatti State University, 2007
Οδηγίες για εργαστηριακές εργασίες
Η βάση του μαθήματος που μελετάται είναι η απόκτηση από τους φοιτητές αρχικών δεξιοτήτων για τη διεξαγωγή ερευνητικής εργασίας, την κατανόηση των αποτελεσμάτων της εργαστηριακής έρευνας, την παρουσίαση και την υπεράσπιση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. Εργαστηριακές εργασίες πραγματοποιούνται στα εργαστήρια του Τμήματος Ύδρευσης και Αποχέτευσης. Κατά τη διάρκεια της εργασίας, ο μαθητής έχει την ευκαιρία να δει και να μελετήσει φαινόμενα που συμβαίνουν σε ένα υγρό, να κάνει μετρήσεις φυσικών μεγεθών, να κατακτήσει τη μεθοδολογία οργάνωσης πειραμάτων, να αποκτήσει δεξιότητες στην επεξεργασία δεδομένων που ελήφθησαν ως αποτέλεσμα ενός πειράματος και να παρουσιάσει ερευνητικά αποτελέσματα . Κατά τη διάρκεια της εργαστηριακής εργασίας, ο μαθητής πρέπει να μάθει να χρησιμοποιεί όργανα μέτρησης.
Πριν από τη διεξαγωγή εργαστηριακής εργασίας, παρακολουθείται η γνώση του θεωρητικού υλικού σχετικά με το θέμα της πειραματικής έρευνας. Ο έλεγχος πραγματοποιείται από ακαδημαϊκό σύμβουλο σε δοκιμαστική μορφή. Ένας μαθητής επιτρέπεται να διεξάγει εργαστηριακές εργασίες εάν απαντήσει σωστά στο 40% των ερωτήσεων του τεστ.
Στις εργαστηριακές εργασίες Νο. 4 και Νο. 5, ο μαθητής πρέπει να υπολογίσει τις παραμέτρους του φυσικού μοντέλου πριν από τη διεξαγωγή πειραματικής μελέτης. Τα αποτελέσματα του υπολογισμού παρουσιάζονται στον ακαδημαϊκό σύμβουλο. Εάν ο μαθητής δεν έχει ολοκληρώσει τον υπολογισμό, ο μαθητής δεν επιτρέπεται να συμμετάσχει στην πειραματική μελέτη.
Τα αποτελέσματα της πειραματικής μελέτης παρουσιάζονται σε μορφή αναφοράς. Η έκθεση περιέχει: τον σκοπό της εργασίας, διάγραμμα εγκατάστασης, βασικούς τύπους υπολογισμού, πίνακες μετρήσεων και υπολογισμών, γραφήματα, συμπεράσματα. Τα αποτελέσματα της μελέτης, μετά από εξέταση από ακαδημαϊκό σύμβουλο, χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό του σύντομου αγωγού.
Περιγραφή της γενικής υδραυλικής βάσης GS - 3
Η γενική υδραυλική βάση (βλ. Εικ. 1) προορίζεται για εργαστηριακές και ερευνητικές εργασίες, σκοπός της οποίας είναι η μελέτη των νόμων της κίνησης του ρευστού. Η υδραυλική βάση αναπτύχθηκε στο Τμήμα Θερμικής Μηχανικής και Θερμικών Μηχανών του Κρατικού Αεροδυναμικού Πανεπιστημίου Samara.
Κύρια στοιχεία της υδραυλικής βάσης:
συσκευή πίεσης και λήψης.
χώρο εργασίας;
αντλία;
συσκευές μέτρησης.
Στο ράφι 4 υπάρχει μια δεξαμενή πίεσης 2, κατασκευασμένη από ανοξείδωτο χάλυβα σε μορφή σφαίρας. Η δεξαμενή πίεσης έχει έναν σωλήνα εξόδου 3, στον οποίο συνδέεται το τμήμα εργασίας 15 με στεγανοποίηση. Το άλλο άκρο του τμήματος εργασίας στερεώνεται στον σωλήνα χρησιμοποιώντας μια ελαστική μανσέτα, η οποία ωθείται στο τμήμα με τον μηχανισμό 17.
Το νερό εισέρχεται στη γραμμή πίεσης από την αντλία 9 όταν ανοίξει η βαλβίδα 8. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, η βαλβίδα τροφοδοσίας 6 και η βαλβίδα αποστράγγισης 7 πρέπει να είναι κλειστές. Η ροή του νερού μέσω της περιοχής εργασίας ρυθμίζεται από τη βαλβίδα 18 στην έξοδο από την περιοχή εργασίας και τη βαλβίδα 8
Ρύζι. 1. Διάγραμμα υδραυλικής βάσης
Η συσκευή λήψης είναι μια δεξαμενή 22 συνδεδεμένη με τη γραμμή αποστράγγισης 12. Μια δεξαμενή μέτρησης 20 είναι τοποθετημένη πάνω από τη δεξαμενή λήψης στην κονσόλα 10 για τη μέτρηση της ροής του νερού. Ένας δίσκος 11 είναι εγκατεστημένος στην κονσόλα, που χρησιμοποιείται για τη συλλογή νερού και την αποστράγγιση του σε μια δεξαμενή μέτρησης 20. Στο κάτω μέρος της δεξαμενής μέτρησης υπάρχει μια βαλβίδα 21, που ελέγχεται από έναν μηχανισμό μοχλού
Τα όργανα μέτρησης αντιπροσωπεύονται από μια πιεζομετρική ασπίδα 13, στην οποία είναι τοποθετημένοι επτά γυάλινοι σωλήνες. Η υπερβολική πίεση στη δεξαμενή πίεσης μετράται με ένα τυπικό μανόμετρο 1. Κατά τη μέτρηση της ροής του νερού, ταυτόχρονα με το κλείσιμο της βαλβίδας στον πίνακα ελέγχου 5, ενεργοποιείται ένα ηλεκτρικό χρονόμετρο. Αφού γεμίσετε έναν ορισμένο όγκο της δεξαμενής μέτρησης με νερό (3 λίτρα), η επαφή του διακόπτη στάθμης κλείνει και το ηλεκτρικό χρονόμετρο σταματά ταυτόχρονα.
Η υδραυλική βάση λειτουργεί σε κλειστό κύκλωμα με άντληση νερού από τη δεξαμενή τροφοδοσίας, αποστραγγίζοντας το στη δεξαμενή υποδοχής και τροφοδοτώντας το υπό πίεση στη δεξαμενή παροχής.
Εργαστηριακή εργασία Νο. 1 Προσδιορισμός της τιμής του συντελεστή ιξώδους του νερού
1. Σκοπός της εργασίας: πειραματικός προσδιορισμός του συντελεστή ιξώδους και της πυκνότητας του νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Τα πειραματικά αποτελέσματα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό ενός μικρού αγωγού.
2. Πρόγραμμα εργασίας:
2.1 Προσδιορίστε το ιξώδες του νερού σε μια δεδομένη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας ένα ιξωδόμετρο Engle
2.2.Μετρήστε την πυκνότητα του υγρού με ένα υδρόμετρο. 2.3 Καθορίστε το δυναμικό ιξώδες του υγρού δοκιμής.
3. Περιγραφή της εργαστηριακής εγκατάστασης και των οργάνων μέτρησης
Ιξωδόμετρο Engler(Εικ. 2) αποτελείται από έναν μεταλλικό κύλινδρο 1 με σφαιρικό πυθμένα με οπή. Η οπή κλείνει με τη ράβδο 2. Κατά τη μελέτη της εξάρτησης της αλλαγής του ιξώδους του υγρού από τη θερμοκρασία, ο κύλινδρος τοποθετείται σε λουτρό νερού 3 με ρυθμιζόμενη θέρμανση νερού.
Εικ. 2. Ιξωδόμετρο Engler
Η αρχή λειτουργίας του υδρόμετρου (βλ. Εικ. 3) βασίζεται στη χρήση του νόμου του Αρχιμήδη, σύμφωνα με τον οποίο η δύναμη του Αρχιμήδη δρα κατακόρυφα προς τα πάνω σε ένα σώμα τοποθετημένο σε υγρό. Το μέγεθος αυτής της δύναμης εξαρτάται από την πυκνότητα του υγρού. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα του υγρού στο οποίο βρίσκεται το σώμα, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η δύναμη του Αρχιμήδη, η οποία θα ωθήσει το σώμα έξω από το υγρό. Είναι δυνατή η εφαρμογή σημαδιών στο σώμα με τη μορφή πλωτήρα, που αντιστοιχούν σε διαφορετικές τιμές πυκνότητας, και ανάλογα με το πόσο ορατός είναι ένας τέτοιος «πλωτής» πάνω από την επιφάνεια του υγρού, κρίνετε την πυκνότητα αυτού του υγρού.
Ρύζι. 3. Υδρόμετρο
4. Εντολή εργασίας:
4.1. Ρίξτε ≈ 250 cm 3 του υγρού δοκιμής στον κύλινδρο 1 και τοποθετήστε ένα δοχείο μέτρησης κάτω από την οπή.
4.2. Χρησιμοποιώντας τη ράβδο 2, ανοίξτε την τρύπα στον κύλινδρο, ενώ ταυτόχρονα ενεργοποιείτε το χρονόμετρο.
4.3. Προσδιορίστε το χρόνο τ 1 εκροή από κύλινδρο 200 cm3 του υγρού δοκιμής σε θερμοκρασία δωματίου. Επαναλαμβάνουμε το πείραμα τουλάχιστον 3 φορές.
4.4. Σκουπίστε προσεκτικά τον κύλινδρο και ρίξτε τον μέσα με την κάτω τρύπα κλειστή ≈ 250 cm 3 υγρό αναφοράς (απεσταγμένο νερό).
4.6. Προσδιορίστε το χρόνο λήξης τ 2 υγρό αναφοράς.
4.7. Για να προσδιορίσετε την πυκνότητα ρ, ρίξτε το υπό μελέτη υγρό σε ένα ψηλό ποτήρι μέτρησης. Μειώνουμε το υδρόμετρο στο γυαλί και χρησιμοποιούμε την υδρομετρική κλίμακα για να προσδιορίσουμε την πυκνότητα του υγρού.
4.8. Προσδιορίστε τον μέσο χρόνο λήξης τ 1sr και τ2sr
τ av = τ " + τ " + ... + τ n , n
όπου n είναι ο αριθμός των μετρήσεων. 4.9. Υπολογισμός βαθμών Engler
°E = τ 1sr.
τ 2sr
4.10. Προσδιορίζουμε τον συντελεστή του κινηματικού ιξώδους ν χρησιμοποιώντας τη φόρμουλα Ubelode
ν = (0,0732° Oe− 0,0631° Oe).
4.11. Βρίσκουμε τον συντελεστή δυναμικού ιξώδους μ χρησιμοποιώντας τον τύπο
ν = μ ρ .
4.12. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων και των υπολογισμών συνοψίζονται στον Πίνακα 1 και χρησιμοποιούνται κατά τον υπολογισμό ενός σύντομου αγωγού
Τραπέζι 1
5. Συμπεράσματα
Ιξώδες του υγρού δοκιμής
cm2 |
|||||||
s×cm |
|||||||
Εργαστηριακή εργασία αριθ. 2 Μελέτη των νόμων της κίνησης ρευστού
1. Σκοπός της εργασίας: Πειραματική επιβεβαίωση των συμπερασμάτων που προέκυψαν κατά τη μελέτη του θέματος «Βασικές αρχές δυναμικής ρευστών και κινηματικής», απόκτηση δεξιοτήτων κατασκευής γραμμής πίεσης και πιεζομετρικής γραμμής κοντού αγωγού.
2. Πρόγραμμα εργασίας:
2.1. Προσδιορίστε την πίεση h σε τρία σημεία στον άξονα του σωλήνα, βρείτε την απώλεια πίεσης. 2.2. Προσδιορίστε την ταχύτητα ροής στον άξονα του σωλήνα.
2.3. Σχεδιάστε γραφήματα των μεταβολών στη συνολική πίεση Η και η υδροστατική πίεση Η ρ κατά μήκος του σωλήνα.
3. Περιγραφή εγκατάστασης.Εργαστηριακές εργασίες πραγματοποιούνται στους χώρους του εργαστηρίου υδραυλικής του Τμήματος Πρόνοιας και Βίας. Το τμήμα εργασίας της υδραυλικής βάσης στο οποίο εκτελείται η εργασία είναι ένας κεκλιμένος μεταλλικός σωλήνας μεταβλητής διατομής (Εικ. 4). Για τη μέτρηση στατικής και ολικής πίεσης υγρού, τοποθετούνται πιεζομετρικοί σωλήνες και σωλήνες pitot στα τμήματα 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 και 5-5. Η ροή του υγρού στον σωλήνα ρυθμίζεται από μια βαλβίδα που βρίσκεται στο τέλος του τμήματος εργασίας της βάσης.
Ρύζι. 4. Διάγραμμα της περιοχής εργασίας της υδραυλικής βάσης
4. Εντολή εργασίας:
4.1. Ενεργοποιούμε την εγκατάσταση.
4.2. Ανοίξτε τη βαλβίδα στο τέλος της περιοχής εργασίας της βάσης.
4.3. Μετράμε την απόσταση μεταξύ των τμημάτων του σωλήνα l και της τεταγμένης z σε κάθε τμήμα.
4.3. Αφού βγουν οι φυσαλίδες αέρα από τους σωλήνες, καταγράφουμε τις ενδείξεις του πιεζομέτρου
Και Σωλήνες Pitot σε όλα τα τμήματα.
4.4. Απενεργοποιήστε την εγκατάσταση.
4.5. Προσδιορισμός ενεργειακών απωλειών μεταξύ τμημάτων
h w 1− 2 = H 1 − H 2 , h w 2− 3 = H 2 − H 3 κ.λπ.,
όπου h w 1 − 2 – απώλεια πίεσης μεταξύ των τμημάτων 1-1 και 2-2. h w 2 − 3 – απώλεια πίεσης μεταξύ των τμημάτων 2-2 και 3-3. H 1 , H 2 , H 3 – Ενδείξεις σωλήνα Pitot στις ενότητες 1-1, 2-2 και 3-3.
4.6. Βρείτε τη μετρούμενη πίεση ταχύτητας σε κάθε τμήμα
αυ2 |
− Η |
|||||
όπου H i είναι οι ενδείξεις του σωλήνα Pitot στην αντίστοιχη ενότητα. H pi – μετρήσεις του πιεζομετρικού σωλήνα στην αντίστοιχη ενότητα.
4.7. Προσδιορίστε την ταχύτητα ροής στον άξονα του σωλήνα
υ = 2 gh υ .
4.8. Τα αποτελέσματα της έρευνας καταγράφονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2
Εσωτερική διάμετρος σωλήνα d, cm |
Ενδείξεις πιεζομετρικού σωλήνα H cm |
Ταχύτητα άξονα σωλήνα υ, cm/s |
Μετρημένη πιεζομετρική κεφαλή H cm |
||||||||
ενότητα Αρ. |
Ordinatacmz, |
Απόσταση μεταξύ των τμημάτων cml, |
Ενδείξεις του σωλήνα PitosmH, |
Απώλεια πίεσης |
Πίεση ταχύτητας |
Μετρημένη συνολική κεφαλή H |
|||||
|
1. Σκοπός της εργασίας: Πειραματικός προσδιορισμός της τιμής του αριθμού Reynolds κατά τη μετάβαση από στρωτό σε τυρβώδες. προσδιορισμός του τρόπου κίνησης του ρευστού που αντιστοιχεί στον αριθμό Re που λαμβάνεται κατά τον υπολογισμό μιας μικρής σωλήνωσης. 2. Πρόγραμμα εργασίας: 2.1 Αποκαταστήστε τη στρωτή ροή του υγρού στο σωλήνα. 2.2 Επίτευξη μετάβασης από στρωτό σε τυρβώδες. 2.3 Προσδιορίστε τον αριθμό Reynolds που αντιστοιχεί στη μετάβαση από στρωτό σε τυρβώδες. 3. Περιγραφή εγκατάστασης.Το τμήμα εργασίας της υδραυλικής βάσης για αυτήν την εργασία είναι ένας γυάλινος σωλήνας 1 σταθερής διαμέτρου (Εικ. 5). Μια συσκευή είναι τοποθετημένη στην είσοδο του σωλήνα μέσω της οποίας τροφοδοτείται χρώμα ή αέρας υπό πίεση όταν η βρύση 3 είναι ανοιχτή. Η ταχύτητα κίνησης του νερού ρυθμίζεται από τις βαλβίδες 8 και 18 (βλ. περιγραφή της υδραυλικής βάσης). Ρύζι. 5. Διάγραμμα του χώρου εργασίας της εργαστηριακής εγκατάστασης 4. Εντολή εργασίας: 4.1. Ανοίγουμε την αντλία, χρησιμοποιούμε τη βαλβίδα 8 για να ρυθμίσουμε την ελάχιστη πίεση στη δεξαμενή παροχής, στην οποία δημιουργείται μια ήρεμη κίνηση νερού σε χαμηλές ταχύτητες στον γυάλινο σωλήνα. 4.2. Ανοίγοντας αργά τη βρύση 3 και ρυθμίζοντας τη ροή του νερού μέσω του σωλήνα με τη βαλβίδα 18, διασφαλίζουμε ότι το χρώμα ρέει στον γυάλινο σωλήνα με ένα λεπτό ρεύμα, παράλληλα με τα τοιχώματα. 4.3. Αυξάνοντας την πίεση στη δεξαμενή τροφοδοσίας με τη βαλβίδα 8, επιτυγχάνουμε την καθιέρωση ενός στροβιλώδους καθεστώτος στον σωλήνα και καθορίζουμε το χρόνο πλήρωσης της δεξαμενής μέτρησης. 4.4. Προσδιορισμός της κατανάλωσης Q = v t, όπου V είναι ο όγκος της δεξαμενής μέτρησης, ίσο με 3 l. t – χρόνος πλήρωσης δεξαμενή και η ταχύτητα κίνησης του υγρού στον σωλήνα υ = Q S, όπου S είναι η διατομή του γυαλιού 4.5. Καθορίζουμε τον αριθμό Reynolds στον οποίο συμβαίνει η μετάβαση από το στρωτό σε τυρβώδες καθεστώς Re = υ d ρ , όπου d είναι η διάμετρος του γυάλινου σωλήνα, ίση με 1,7 cm. ρ – πυκνότητα υγρού (βλ. εργαστηριακή εργασία αρ. 1). μ είναι ο συντελεστής δυναμικού ιξώδους του υγρού, που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του υγρού οστά t = 20 °C. |
Εργαστηριακές εργασίες σε υδραυλικά
Στο εικονικό εργαστήριο
Κατευθυντήριες γραμμές
Εγκρίθηκε από την έκδοση και την έκδοση
Σαμαρά 2009
Συντάχθηκε από ΣΕ ΚΑΙ. Βέσνιν
UDC 532; 621.031
Εργαστηριακές εργασίες για τα υδραυλικά σε ένα εικονικό εργαστήριο: κατευθυντήριες γραμμές / συγκρ. ΣΕ ΚΑΙ. Vesnin; SGASU. – Samara, 2009. – 40 p.
Οι κατευθυντήριες γραμμές απευθύνονται σε φοιτητές πλήρους και μερικής φοίτησης των πανεπιστημιακών ειδικοτήτων: 290300, 290500, 290700, 290800, 291300, 291500, 330400 κατά την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών στο μάθημα «Υδραυλική» (Πλήρης έτος, III- χρονικά εξάμηνα και IV έτος, VII εξάμηνο αλληλογραφία).
Παρέχονται οι απαραίτητες πληροφορίες για την εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών στα ακόλουθα θέματα:
«Υδροστατική πίεση και νόμος του Πασκάλ»,
"Η εξίσωση του Bernoulli για σταθερή ανομοιόμορφη κίνηση ενός ρευστού",
"Τρόποι ροής ρευστού"
"Υδραυλική αντίσταση"
«Ροή υγρού μέσα από μικρές τρύπες σε ένα λεπτό τοίχωμα και ακροφύσια με σταθερή πίεση στην ατμόσφαιρα»,
«Σφυρί νερού».
Δίνονται ερωτήσεις τεστ για τις καθορισμένες εργαστηριακές εργασίες.
Εκπαιδευτική έκδοση
Συντάκτης G.F. Κάνναβις
Τεχνικός συντάκτης A.I. Κακές καιρικές συνθήκες
Διορθωτής Ε.Μ. Ισάεβα
Υπογράφηκε για δημοσίευση στις 20 Ιουλίου 2009.
Μορφή 60x84/16. Χαρτί όφσετ. Εκτύπωση όφσετ.
Ακαδημαϊκή εκδ. μεγάλο. Υποθετικός φούρνος μεγάλο. Κυκλοφορία 100 αντίτυπα.
Samara State University of Architecture and Civil Engineering
443001 Σαμαρά, οδός. Molodogvardeyskaya, 194
ένα κοινό μέρος
Η έκδοση υπολογιστή του εργαστηρίου υδραυλικής μηχανικής προορίζεται για προσομοίωση εργαστηριακών εργασιών σύμφωνα με το πρόγραμμα του κλάδου «Υδραυλική». Περιλαμβάνει μία εργαστηριακή μονάδα υδροστατικής και 5 μονάδες υδροδυναμικής.
Το εικονικό εργαστήριο αποτελείται από μια κινούμενη εικόνα στην οθόνη εμφάνισης των τρεχουσών εγκαταστάσεων και ένα μαθηματικό μοντέλο της φυσικής διαδικασίας που μελετάται που ελέγχει το περιεχόμενο της οθόνης.
Το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να προσομοιώσετε τη μέτρηση των παραμέτρων μιας φυσικής διαδικασίας χρησιμοποιώντας όργανα που χρησιμοποιούνται στην πρακτική υδραυλικών πειραμάτων. Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος υπολογιστή, το πρόγραμμα αναπαράγει την τυχαία απόκλιση της μετρούμενης παραμέτρου, η οποία καθιστά δυνατή την αξιολόγηση της ακρίβειας των μετρήσεων χρησιμοποιώντας μεθόδους στατιστικής ανάλυσης.
Κάθε μία από τις εργαστηριακές εγκαταστάσεις αποτελείται από τρεις ενότητες:
1 – διάγραμμα εργαστηριακής διάταξης, παρόμοιο με αυτό που φαίνεται σε αυτές τις οδηγίες.
2 – πληροφορίες σχετικά με το πρόγραμμα, που περιγράφουν τη μεθοδολογία για την εκτέλεση αυτής της εργασίας και περιέχουν τα απαραίτητα αρχικά δεδομένα, τα οποία υποδεικνύονται εν μέρει στο διάγραμμα.
3 – διεξαγωγή πειράματος, το οποίο πραγματοποιείται σε διαδραστική λειτουργία υπολογιστή.
Το πρόγραμμα σάς επιτρέπει να διεξάγετε πειράματα σε διάφορους τρόπους.
Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Δημοκρατίας του Ταταρστάν
GAPOU "Leninogorsk Oil College"
Πρακτική εργασία Νο 1
Θέμα :
“Υδραυλικοί υπολογισμοί για την εφαρμογή των βασικών νόμων της υδροστατικής ”.
ΕΠ 12 Υδραυλική
Ειδικότητα 21.02.01. «Ανάπτυξη και λειτουργία κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου»
Ειδικότητα 21.02.02. «Γεωτρήσεις γεωτρήσεων πετρελαίου και φυσικού αερίου»
Καλά II
Αναπτύχθηκε από δάσκαλο ειδικών κλάδων
M. I. Brendyureva
Leninogorsk, 2016
Στόχος της εργασίας : Να μπορεί να εφαρμόζει τους νόμους της υδροστατικής για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων.
Εξοπλισμός μαθήματος : οδηγίες, αριθμομηχανές, σημειωματάριο, στυλό.
Κατευθυντήριες γραμμές: Κατά την επίλυση προβλημάτων, πρέπει πρώτα να μελετήσετε την ενότητα "Υδροστατική" - βασικές έννοιες, εξαγωγή της βασικής εξίσωσης της υδροστατικής, πίεση ρευστού σε επίπεδες και καμπύλες επιφάνειες. Επιλύουμε προβλήματα σύμφωνα με τις επιλογές μας σύμφωνα με τη λίστα.
Επιλογή 1
Πρόβλημα 1
Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η υπερβολική πίεση στο βαθύτερο μέρος του Παγκόσμιου Ωκεανού (στο κάτω μέρος της τάφρου Mariinsky), εάν το βάθος τηςηκαι η μέση πυκνότητα του νερού.
Πρόβλημα 2
Η κηροζίνη αποθηκεύεται σε μια δεξαμενή σε ένα μαξιλάρι νερού. Ύψος στρώματος νερούη 1, στρώμα κηροζίνης η 2 . Πυκνότητα κηροζίνης. Προσδιορίστε τη δύναμη της πίεσης στο κάτω μέρος.
γάιδαροςΔεδομένα
Επιλογές
η+ Αρ., m
11000
9000
30 00
45 00
65 00
1040
1020
1030
1040
1035
η 1 + 0,2*№, m
0,45
η 2, m
Kg/m 3
η, Μ
ρε+ 0,3*№, m
ρ , kg/m 3
1230
1200
1250
1300
1210
VU + Αρ., 0 E
H+ Αρ., m
Р 0, 10 5, Pa
0,15
0,18
σι, Μ
ρ w, kg/m 3
1100
Πρόβλημα 3
Προσδιορίστε τη δύναμη της πίεσης στον πυθμένα μιας κατακόρυφης κυλινδρικής δεξαμενής εάν η δεξαμενή έχει διάμετρο ίση μερε, γεμάτο με λάδι σε ύψοςη, πυκνότητα λαδιού 900 kg/m 3 .
Εργασία 4.
Υπό όρους ιξώδες γαλακτώματος ασφάλτου σε θερμοκρασία 20°C 0 ΜΕ VU 0 Ε, η πυκνότητα είναι ίση με ρ. Προσδιορίστε το δυναμικό ιξώδες του γαλακτώματος ασφάλτου στην ίδια θερμοκρασία.
Πρόβλημα 5
η 0 , πλάτος τοίχου σι, υγρή πυκνότητα ρκαι .
Επιλογή 2
Πρόβλημα 1
Προσδιορίστε την υπερβολική πίεση στον πυθμένα του βάθους του φρέατοςη, το οποίο γεμίζεται με αργιλικό διάλυμα πυκνότητας 1250 kg/m 3 .
Πρόβλημα 2
Προσδιορίστε την πίεση που βιώνει το τοίχωμα ενός δοχείου γεμάτου με νερό σε βάθοςηαπό την επιφάνεια.
Πρόβλημα 3
Ορθογώνια ανοιχτή δεξαμενή σχεδιασμένη για αποθήκευσηVνερό. Προσδιορίστε τις δυνάμεις πίεσης στα τοιχώματα και στον πυθμένα της δεξαμενής εάν το πλάτος του πυθμένασικαι το μήκος.
Πρόβλημα 4
Η δεξαμενή είναι γεμάτηVλάδι με πυκνότητα 800 kg/m 3 . Πόσο λάδι με πυκνότητα 824 kg/m χρειάζεται για να γεμίσει; 3 ώστε η πυκνότητα του μείγματος να γίνει 814 kg/m 3 .
Πρόβλημα 5
Κατασκευάστε ένα διάγραμμα της υδροστατικής πίεσης ενός υγρού για έναν κατακόρυφο τοίχο, εάν το ύψος της βρεγμένης επιφάνειας είναι Η, και μέχρι το μισό του ύψους ένα υγρό με πυκνότητα ρ δρα στον τοίχο 1 , και το δεύτερο μισό επηρεάζεται από ένα υγρό με πυκνότητα ρ 2 .
γάιδαροςΔεδομένα
Επιλογές
H+ Αρ., m
H+ 0,1*№, m
V+ Αρ., m 3
V+ Αρ., m 3
Ν + Αρ., m
ρ 1, kg/m 3
ρ 2, kg/m 3
1100
1000
1100
1200
1000
Επιλογή 3
Πρόβλημα 1
Προσδιορίστε την πίεση στο εσωτερικό τοίχωμα ενός ανοιχτού καναλιού γεμάτου με νερό σε βάθοςηαπό την επιφάνεια, εάν είναι γνωστό ότι η βαρομετρική πίεση είναι ίση με P.
Πρόβλημα 2
Ανοιχτή κατακόρυφη δεξαμενή τετράγωνης διατομής με πλευρά α, γεμίζεται με νερό σε ύψος Η. Προσδιορίστε τη συνολική πίεση του νερού στο πλευρικό τοίχωμα και στον πυθμένα της δεξαμενής.
Πρόβλημα 3
Μια ανοιχτή δεξαμενή κάρτερ που εκτείνεται προς τον πυθμένα έχει επιφάνεια πυθμένα 1 m 2 , η στάθμη του καθιζάνοντος νερού είναιη 1, επίπεδο λαδιού η 2 . Προσδιορίστε τη δύναμη πίεσης στον πυθμένα της δεξαμενής εάν ρ N =900 kg/m 3, ρ B =1000 kg/m 3.
Πρόβλημα 4
Κατά τη δοκιμή της αντοχής του κυλίνδρου, γεμίστηκε με νερό στην πίεση R. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ως αποτέλεσμα της διαρροής κάποιου νερού μέσω διαρροών, η πίεση στον κύλινδρο μειώθηκε στο μισό. Διάμετρος κυλίνδρουρε, ύψος η. Προσδιορίστε τον όγκο του νερού που διέρρευσε κατά τη διάρκεια της δοκιμής.
γάιδαροςΔεδομένα
Επιλογές
η, Μ
P + 10*όχι., Mm. rt. Τέχνη.
ένα, Μ
H,Μ
η 1μ
η 2, m
Kg/m 3
P, KGF/CM 2
ρε, mm
H, mm
1200
1000
1200
1300
H, Μ
Р 0, 10 5, Pa
0,11
0,13
0,11
0,08
0,07
σι, Μ
ρ w, kg/m 3
1000
1200
Πρόβλημα 5
Κατασκευάστε ένα διάγραμμα υδροστατικής πίεσης για επίπεδο τοίχο, προσδιορίστε γραφικά τη δύναμη της πίεσης του ρευστού στον τοίχο και τον τόπο εφαρμογής του, εάν το ύψος της βρεγμένης επιφάνειαςη, πίεση στην ελεύθερη επιφάνεια του υγρού P 0 , πλάτος τοίχου σι, υγρή πυκνότητα ρκαι .
Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο:
1. Εξηγήστε τι ονομάζεται υδροστατική, κενό και υπερπίεση, σε ποιες μονάδες μετριέται.
2. Εξηγήστε πώς γράφεται ο θεμελιώδης νόμος της υδροστατικής.
3. Εξηγήστε πώς προσδιορίζεται η προκύπτουσα δύναμη πίεσης σε επίπεδο τοίχο.
4. Εξηγήστε πώς προσδιορίζεται η δύναμη πίεσης που προκύπτει σε μια καμπύλη επιφάνεια.