Описание установки ГД-1

Установки ГД-1 (см. рис 1.1) состоит из двух резервуаров: обратного верхнего- основного и нижнего – резервуара обратного пьезометра. Основной резервуар А представляет собой замкнутый сосуд, частично заполненный водой. В воздушной области этого резервуара измеряются избыточное(манометрическое) давление, создаваемого с помощью воздушного насоса 10 и вакуум, создаваемое с помощью воздушного насоса 13. Воздушная область резервуара А с помощью крана 20 может соединяться с атмосферой Приборы № 1 и № 2 (U-образные манометры) одним концом соединены с воздушной областью резервуара А, а другим - с атмосферой и предназначены для измерения гидростатического давления в воздушной области резервуара А.

Пьезометр № 3 одним концом соединен с нижней точкой резервуара А, а другим – с атмосферой, и предназначен для измерения абсолютного гидростатического давления в нижней точке резервуара.

Рис. 1.1 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ (ГД-1)

Р_а – атмосферное давление;

Р_А – абсолютное гидростатическое давление;

∞ - пробочный кран: □- закрыт; │- открыт;

6- Кран для отключения обратного пьезометра и водоструйного насоса от воздушной области резервуара А;

10 – воздушный ручной насос;13 – водоструйный насос;

19 – кран водопроводный для запуска водоструйного насоса;

20 – кран для отключения воздушной области резервуара А от атмосферной среды;

21 – кран для отключения пьезометра № 3 от резервуара А.

22 – кран для отключения воздушного насоса от резервуара А.

Глубина погружения точки от уровня жидкости равна внутреннему радиусу резервуара А и составляет h= 90 мм.

Обратный пьезометр № 4 (вакуумметр) одним концом соединен с воздушной средой резервуара А, с нижней точкой резервуара В и предназначен для измерения вакуума в воздушной области резервуара А. Резервуар В постоянно соединен воздушной областью с атмосферой.

Последовательность настройки установки и проведения опыта следующая

1. Краном 20 отключить воздушную область резервуара А от атмосферы.

2. Краном 6 отключить обратный пьезометр и водоструйный насос от воздушной области резервуара А.

3. Краном 21 подключить пьезометр 3.

4. Краном 22 соединить воздушную область резервуара А с ручным воздушным насосом 10.

5. Открыть крышку справа и извлечь ручной насос 10. Создать им избыточное давление в воздушной области резервуара А, после чего закрыть кран 22.

6. После того, как уровни жидкости в пьезометрах установятся (не будет наблюдаться подъема или опускания уровня жидкости), произвести измерения, т.е. снять отчеты по шкалам приборов №1 и №2,соответствующие уровню жидкости в левом и правом коленах приборов. Снять отчет по пьезометру №3 (свой ответы занести в журнал испытаний).

7. Открыть кран №22 и изменить (повысить) насосам 10 давление в воздушной области резервуара А, закрыть кран №22 и снова снять отчеты по шкалам приборов №1,№2,№3. Указанные измерения произвести три раза.

1.2.3. Измерения вакуума в воздушной области резервуара А.

Последовательность настройки установки и проведения опытов следующая

1. Краном 21 отключить пьезометр №3.

2. Краном 22 отключить ручной воздушный насос № 10.

3. Соединить воздушную полость резервуара А с разрешающей полостью водоструйного насоса открытием крана №6.

4. Для создания вакуума сначала отсоединить воздушную область резервуара А с атмосферой открытием крана №20. Убедившись,что давление воздушной области резервуара А стало атмосферным (по пьезометрам №1, №2),снять начальный отчет по обратному пьезометру №4 при атмосферном давление (занести в журнал).

5. Закрыть кран №20 и поворотам рукоятки крана №19 запустить водоструйный насос № 13.

6. Краном №19 выключить водоструйный насос, снять отчеты по приборам №1 №2 №4 и занести в журнал. Измерения вакуума произвести три раза.

1.2.3. Обработка результатов измерения избыточного давления и вакуума.

Результаты отчетов по приборам занести в протоколы, в журнал лабораторных работ.

Избыточное давление (манометрическое) или вакуум в воздушной области резервуара А вычисляются по формулам:

Р _изб = S g h _u =S g (h_л-h_n);

Р _бак = S g h _B= S g (h _п -h _л),

Где h _л, h _п. – соответственно, уровни жидкости в левом и правом коленах приборов №1 №2,

S- плотность воды (принимать 1000 кг \ м₃);

Для определения вакуума с помощью обратного пьезометра № 4 необходимо найти разность уровней (перепад высот) h в данном пьезометре при пониженном и атмосферном (нулевой отчет) давлениях, а затем определить величину вакуума по формуле.

P_бак =h_sSg, (1.3)

где g – ускорение свободного падения.

Абсолютное гидростатическое давление в нижней точке резервуара находится по основному закону гидростатики

Р_А= Р_о+ Sgh. (1.4)

При этом заглубление рассматриваемой точки h = 90 мм, а Р_о- внешнее давление (на поверхность жидкости) в резервуаре А. Вычисление абсолютного давления в замкнутой области резервуара А проводится по формулам:

Р _А =Р _а + Р _изб; (1.5)

Р_А= Р_а – Р_бак. (1.6)

Контрольные вопросы

1. Что такое гидростатическое давление?

2. Основной закон гидростатики.

3. Сообщающиеся сосуды.

4. Опишите усройство установки ГД-1.

5. По какой формуле вычисляется маномтическое давление?

6. Что нужно найти для определения вакуума с помощью обратного пьезометра?

7. Закон Паскаля.

8. По каким формулам проводится вычисление абсолютного давления в замкнутой области резервуара А?

9. Что представляет собой основной резервуар А?

10. На чем основан принцип работы установки ГД-1?

11. Краткая последовательность настройки установки ГД-1 и проведение опыта.

12. Нарисуйте конструктивную схему установки ГД-1.

13. Что такое манометрическое давление?

14. Формула для определения величины вакуума с помощью обратного пьезометра.

Фото 1 Установка ГД-1