Инструкция по технике безопасности

МОСКОВСКИЙ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторным работам

По общему курсу гидравлики

Москва 2011

МОСКОВСКИЙ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра гидравлики

УТВЕРЖДАЮ

Зав. Кафедрой, профессор

________ С.П.Стесин

«___ «_________ 2011 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторным работам

По общему курсу гидравлики

Москва 2011

УДК 627.133

ББК 26.222

ÓМосковский автомобильно-дорожный институт

(государственный технический университет), 2005

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Правила работы на лабораторных установках

1. Запрещается студентам находиться в помещениях лаборатории гидравлики без сотрудников кафедры или лаборатории.

2. Лабораторные работы выполняются студентами в присутствии преподавателя и дежурного лаборанта.

3. Пуск и остановка лабораторной установки производится дежурным лаборантом.

4. К самостоятельным работам на лабораторных установках допускаются студенты, прошедшие инструктаж и ознакомление с порядком пуска, регулирования режима и остановки данной установки и расписавшиеся в журнале по технике безопасности.

5. Студенты, не прошедшие инструктаж, не допускаются к самостоятельным работам на установках.

6. Переход от одной установки к другой производится с разрешения преподавателя или дежурного лаборанта.

Запрещается при работе в лаборатории:

1. Выключать и включать рубильники.

2. Работать или находиться около силовых щитов лаборатории.

3. Курить.

4. Снимать и перевешивать предупреждающие и запрещающие плакаты.

5. Касаться одной рукой корпусов электрооборудования и линий заземления, а другой рукой – труб и металлических каркасов лаборатории.

6. Допускать перелив воды через борт лотка.

Студенты, не выполняющие данную инструкцию, удаляются из лаборатории гидравлики и допускаются в дальнейшем к учебным занятиям только с разрешения декана факультета.

Лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ, ДАВЛЕНИЯ, СКОРОСТИ

И РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Цель работы. Целью является измерение основных характеристик движения жидкости. Измерение уровня свободной поверхности в лабораторных условиях обычно необходимо в емкостях покоящейся жидкости, при движении в лотках, в вертикальных трубках простейших приборов – пьезометрах, вакуумметрах, дифференциальных манометрах.

Методика проведения и обработки экспериментов. С достаточно высокой точностью – до 0,1 мм уровень свободной поверхности можно измерить с помощью иглы 1 шпитценмасштаба (рис.1.1), перемещая каретку 2 прибора до касания иглы свободной поверхности потока, и читая отсчет: в миллиметрах по основной шкале 3 и десятые доли – по нониусу 4.

С помощью шпитценмасштаба можно измерять и отметки точек твердой поверхности, например, дна. В последнем случае глубина потока будет равна разности отметок свободной поверхности и дна лотка.

Наиболее простой способ фиксации уровня – с помощью шкалы водомерной трубки (рис.1.2,а). Отсчет в этом случае берется по низу мениска, обычно с точностью до 1 мм. Пьезометр – аналогичная водомерной вертикальная прозрачная трубка, присоединенная к исследуемой точке потока жидкости. Он позволяет измерить пьезометрическую высоту, пьезометрический напор и избыточное давление. Отметка уровня в пьезометре является показателем превышения давления над атмосферным, так как свободная поверхность в пьезометре находится под воздействием атмосферы. Вакуумметрическое давление, как перепад атмосферного давления в открытой емкости и пониженного по сравнению с ним в исследуемой точке, измеряется с помощью вакуумметра (рис.1.2,б).

Дифференциальный манометр предназначен для измерения перепада давления в двух исследуемых точках по разнице уровней h в правой и левой трубках (рис.1.2,в).

Отмеченные способы определения давления и его перепадов оправданы при относительно малых величинах определяющего их столба жидкости, обычно в пределах нескольких десятков сантиметров. Более широкие возможности имеют механические манометры и вакуумметры. Они изготавливаются заводским способом, и на их шкале указана цена деления. Показание стрелки с учетом цены дает значение давления в точке установки прибора. Принцип работы и устройство манометров и вакуумметров излагаются в соответствующих разделах курса.

Простейшее устройство для измерения скорости – трубка Пито (рис.1.3). Прибор состоит из двух трубочек, входные отверстия которых подведены к точке измерения скорости в потоке жидкости. Выходные части трубочек подсоединены к дифференциальному манометру. К плоскости входного отверстия правой трубки вектор измеряемой скорости в данной точке направлен по касательной, а левой трубки – по нормали. Поэтому уровень в правой трубке дифференциального манометра характеризует полную механическую энергию, а в левой – только потенциальную. Разность уровней h равна кинетической энергии U²/2g. С учетом коррекции этой связи с помощью коэффициента скорости j» 0,95…0,97 получаем возможность определения местной скорости

U = jÖ2h. (1.1)

Определение расхода жидкости в подавляющем большинстве случаев одна из основных задач эксперимента. В лаборатории гидравлики МАДИ (ГТУ) на разных установках используется несколько способов определения расхода.

Объемный способ заключается в фиксации объема жидкости, протекающей в исследуемом потоке за заданный промежуток времени. Конкретно это сводится к определению объема W жидкости в мерном баке на момент начала эксперимента (см.табл.1.1), времени замера t и объема W после эксперимента (рис.1.2, а).

Таблица 1.1

№ опыта	W1, л	W2, л	t, c	DW=W2 –W1	Q=DW/t, л/с

Объем воды в баке устанавливается по шкале водомерной трубки, разградуированной в объемах мерной емкости. Расход получается от деления объема воды DW, налитой в бак за время замера, на его продолжительность. На ряде установок расход определяется с помощью водослива с тонкой стенкой (рис.1.4, б), имеющего устойчивую связь Q = Q(H) (рис.1.4, в) между расходом и напором Н перед водосливом. В эксперименте замеряется иглой шпитценмасштаба отметка Ñ свободной поверхности перед водосливом (на расстоянии 3…5 Н). Вычитая из нее заранее установленную отметку гребня водослива Ñ, получаем напор Н =Ñ - Ñ, и по нему на тарировочной кривой Q = Q (H) – расход.

Аналогичная связь Q = Q(h) существует из-за перепада давления под действием разницы центробежных сил на выпуклой и вогнутой стороне изогнутой части трубы (рис.1.4). Величина h, определяющая перепад давлений и разницу центробежных сил, для заданной конструкции зависит от расхода. При тарировке поворота как расходомера получают график Q = Q (h) или эмпирическую формулу Q = K Öh. Численный размерный коэффициент «К» следует взять с плаката к учебной установке, обратив при этом внимание на размерность Q и h.

а б в

Рис.1.1 Рис. 1.2

Рис. 1.3 Рис. 1.4