Hidraulički pogon vježbe laboratorijski rad. Laboratorijski rad iz hidraulike

Laboratorijski rad na hidraulici - odjel za obrazovanje, Ministarstvo poljoprivrede Ruske Federacije...

Zavod za upravljanje okolišem,

konstrukcija i hidraulika

OPD.F.03 Hidraulika

Opd.f.02.05 hidraulika

OPD.F.07.01 Hidraulika

OPD.F.08.03 HIDRAULIKA

OPD.F.07 Hidraulika i hidraulički strojevi

OPD.R.03 PRIMIJENJENA HIDROMEHANIKA

OPD.F.08 DINAMIKA HIDROPLINA

Laboratorijski rad iz hidraulike

Smjernice

Ufa 2010

Laboratorijski rad br.1

MJERENJE OSNOVNE HIDRAUL

KARAKTERISTIKE TEKUĆINE

Opće informacije

U laboratorijskoj praksi i proizvodnim uvjetima mjere se sljedeći parametri: razina, tlak i protok fluida.

Mjerenje razine. Najjednostavniji uređaj je staklena cijev spojena donjim krajem na otvoreni spremnik u kojem se određuje razina. U cijevi i spremniku, kao iu spojenim posudama, položaj razine tekućine bit će isti.

Plutajući mjerači razine imaju široku primjenu (u spremnicima za gorivo, skupnim posudama za piće, raznim procesnim spremnicima). Radni dio uređaja - plovak - prati mjerenje razine tekućine, a prema tome se mijenjaju očitanja na skali. Mehaničko kretanje plovka (primarnog senzora) gore i dolje može se pretvoriti u električni signal pomoću reostata ili induktora i zabilježiti sekundarnim uređajem. U tom slučaju moguć je daljinski prijenos očitanja.

Od uređaja koji se temelje na neizravnim metodama određivanja željene vrijednosti, najveći je interes kapacitivni mjerač razine. Kao senzor koristi metalnu elektrodu presvučenu tankim slojem plastične izolacije. Kada se spoji struja, sustav elektroda-tekućina-spremnik tvori kondenzator, čiji kapacitet ovisi o razini tekućine. Nedostaci kapacitivnih senzora uključuju značajnu ovisnost očitanja o stanju izolacije elektrode.

Mjerenje tlaka . Prema namjeni razlikuju se instrumenti za mjerenje atmosferskog tlaka (barometri), nadtlaka (manometri - za p.g. >0 i vakuummetri - za p.g.).<0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

Na temelju principa rada postoje tekući i opružni uređaji.

U tekućim uređajima izmjereni tlak uravnotežuje se stupcem tekućine čija visina služi kao mjera tlaka. Piezometar karakterizira jednostavan dizajn, koji je okomita staklena cijev spojena na donjem kraju s mjestom

mjerenja tlaka (slika 1.1a).

Slika 1.1 Uređaji s tekućinom:

a) pijezometar;

b) Cijev u obliku slova U

Vrijednost tlaka na spojnoj točki određena je visinom h uzdizanja tekućine u pijezometru: p=rgh, gdje je r gustoća tekućine.

Piezometri su prikladni za mjerenje malih prekomjernih tlakova - oko 0,1-0,2 at. Funkcionalno su šire mogućnosti dvocijevnih instrumenata u obliku slova U (slika 1.1b), koji se koriste kao manometri, vakuumometri i diferencijalni manometri. Staklena cijev uređaja može se napuniti težom tekućinom (npr. živom). Tekući instrumenti imaju relativno visoku točnost i koriste se za tehnička mjerenja, kao i za umjeravanje i ispitivanje drugih vrsta instrumenata.

U opružnim uređajima izmjereni tlak percipira elastični element (cijevna opruga, membrana, mijeh), čija deformacija služi kao mjera tlaka. Uređaji s cjevastim oprugama su široko rasprostranjeni. U takvom uređaju, donji otvoreni kraj cijevi ovalnog presjeka (slika 1.2a) kruto je fiksiran u kućištu, a gornji (zatvoreni) kraj je slobodan u prostoru.

Pod utjecajem srednjeg tlaka, cijev ima tendenciju da se ispravi (ako je p>p at) ili, obrnuto, da se još više savije (ako je p<р ат). В показывающих приборах упругий элемент, перемещаясь, воздействует через передаточный механизм на стрелку и по шкале ведется отсчет измеряемого давления. В приборах с дистанционной передачей показаний механическое перемещение упругого элемента преобразуется в электрический (или пневматический) сигнал, который регистрируется вторичным прибором.

Slika 1.2 Opružni uređaji:

a) s cjevastom oprugom;

b) mijeh; c) membrana

Prema klasi točnosti uređaji s cjevastim jednookretnim oprugama dijele se na:

Tehnički (za rutinska mjerenja - klasa točnosti 1,5; 2,5; 4,0);

Egzemplaran (za precizna mjerenja - klasa točnosti 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0);

Kontrola (za provjeru tehničkih prioriteta - klasa točnosti 0,5 i 1,0).

Klasa točnosti naznačena je na brojčaniku uređaja; karakterizira najveću pogrešku uređaja kao postotak maksimalne vrijednosti ljestvice u normalnim uvjetima (t=20°C, p=760 mmHg).

Mjerenje protoka. Najjednostavnija i najtočnija metoda za određivanje protoka tekućine je volumetrijska pomoću mjerne posude. Mjerenje se svodi na bilježenje vremena T punjenja posude poznatim volumenom W. Tada je protok Q=W/T. U proizvodnim uvjetima kao mjerači količine tekućine W koriste se različiti volumetrijski i brzohodni mjerači (krilatni i turbinski). Metoda omogućuje određivanje vremenski prosječnih Q vrijednosti.

A) b) V)

Slika 2.5 Mjerači tekućine:

A− volumetrijski s ovalnim zupčanicima; b− rotacijski;

V− brzi s krilnim okretnim postoljem

Za mjerenje trenutnih protoka u tlačnim cjevovodima koriste se različiti tipovi mjerača protoka (slika 1.4). Pogodno za

mjerači protoka s restrikcijskim uređajima. Načelo rada uređaja temelji se na stvaranju statičke razlike tlaka u protoku pomoću uređaja za sužavanje (na primjer, dijafragme) i mjerenja s manometrom diferencijalnog tlaka (slika 1.4b). Protok tekućine određuje se pomoću kalibracijske karte Q = f(h) ili po formuli:

Q = mAÖ2gh, (2.2)

gdje je m koeficijent protoka restrikcijskog uređaja;

h – očitanje diferencijalnog manometra;

A je konstanta mjerača protoka;

gdje je D promjer cjevovoda;

d – promjer otvora restrikcijskog uređaja.

Slika 1.4 Mjerači protoka tekućine:

a) stalni diferencijalni tlak (rotametar);

b) promjenjivi pad tlaka

(s uređajem za sužavanje - dijafragmom);

c) indukcija

Svrha rada

Upoznati konstrukciju, princip rada i način rada instrumenata za mjerenje razine, tlaka i protoka fluida; naučiti tehniku ​​baždarenja mjerača protoka.

Postupak rada

1.3.1 Koristeći obrazovnu literaturu, smjernice, plakate i naturističke uzorke instrumenata upoznati se s načinima mjerenja razine, tlaka i... 1.3.2 Na pilot postrojenju izmjeriti tlak s vrijednošću p = 0,4. .. 1.3.3 Na pilot postrojenju odredite protok vode pomoću mjernog spremnika. Promjena kontrole vremena...

Laboratorijski rad br.2

Eksperimentalno proučavanje jednadžbe

Bernoulli

Opće informacije

Za ravnomjerno, glatko promjenjivo gibanje realnog fluida, Bernoullijeva jednadžba ima oblik:

z 1 + , (2.1)

gdje su z 1, z 2 visine položaja težišta presjeka 1 i 2;

r 1, r 2 – pritisci u presjecima;

u 1, u 2 - prosječne brzine protoka u dionicama;

a 1 , a 2 - koeficijenti kinetičke energije.

S energetskog gledišta:

z – specifična potencijalna energija položaja (geometrijski tlak);

Specifična potencijalna energija tlaka (piezometrijski tlak);

Specifična kinetička energija (pritisak brzine).

Zbroj z++ = H izražava ukupnu specifičnu energiju fluida (ukupni pad).

Iz jednadžbe (2.1) slijedi da kada se prava tekućina kreće, ukupni tlak opada nizvodno (H 2<Н 1). Величина h 1-2 = Н 1 - Н 2 характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

Pad ukupnog tlaka odražava se na određeni način na njegove komponente - pijezometrijski i brzinski tlak. Priroda promjena tlaka u određenom hidrauličkom sustavu je od praktičnog interesa i može se jasno eksperimentalno proučavati.

Svrha rada

Eksperimentalno potvrdite valjanost jednadžbe

Bernoulli: utvrditi prirodu promjene ukupnog, piezometrijskog i brzinskog tlaka tijekom kretanja fluida u proučavanom cjevovodu.

Eksperimentalna tehnika

Laboratorijski rad se može izvoditi na specijaliziranoj instalaciji i univerzalnom stalku.

U prvom slučaju mjere se pijezometrijski i ukupni tlakovi u kontrolnim dijelovima eksperimentalne dionice tijekom ravnomjernog gibanja tekućine; u drugom slučaju mjere se samo pijezometrijski tlakovi, uz naknadno izračunavanje ukupnih tlakova.

Na temelju eksperimentalnih podataka konstruiran je graf tlaka i provedena analiza promjena duž toka komponenti Bernoullijeve jednadžbe.

Opis pilot postrojenja

Shematski dijagram specijalizirane instalacije za proučavanje Bernoullijeve jednadžbe prikazan je na slici 2.1. Uključuje tlačni spremnik,... mjerni spremnik. Eksperimentalni dio je promjenjivog presjeka (gladak... Univerzalni stalak (slika 2.2) ima istu konstruktivnu shemu. Njegova posebnost je nagnuta...

Postupak rada

a) tlačni spremnik je napunjen vodom do stalne razine;

b) kratkotrajnim otvaranjem ventila eksperimentalnog cjevovoda, instalacije... c) u cjevovodu se uspostavlja protok tekućine, čime se osigurava jasnoća opažanja, a za zadani režim...

Obrada eksperimentalnih podataka

Kada se radi na specijaliziranoj instalaciji, iz podataka mjerenja izračunava se sljedeće: - prosječna potrošnja vode tijekom eksperimenta Q = W/T, (2.2)

Prikazana je analiza grafikona tlaka. Daje se zaključak o prirodi promjene ukupnog, piezometrijskog i brzinskog tlaka duž toka uz odgovarajuća objašnjenja.

kontrolna pitanja

1. Koje je fizičko značenje Bernoullijeve jednadžbe?

2. Objasnite pojmove geometrijskog, pijezometrijskog i ukupnog tlaka?

4. Što pokazuju tlak i piezometrijske linije?

5. Što određuje prirodu promjene ukupnog, piezometrijskog i brzinskog tlaka duž strujanja?

6. Zbog koje energije fluida u gibanju se svladavaju hidraulički otpori?

Laboratorijski rad br.3

Opće informacije

Proučavanje načina kretanja fluida

Pri kretanju tekućine u cjevovodu (kanalu) moguća su dva načina strujanja: laminarno i turbulentno.

Turbulentni režim karakterizira neuredno, kaotično kretanje, kada se čestice tekućine kreću duž složenih putanja koje se stalno mijenjaju. Prisutnost poprečnih komponenti brzine u turbulentnom strujanju uzrokuje intenzivno miješanje tekućine. U ovom slučaju, obojeni tok ne može postojati samostalno i raspada se u obliku vrtloga po cijelom presjeku cijevi.

Pokusima je utvrđeno da način gibanja ovisi o prosječnoj brzini u, promjeru cijevi d, gustoći tekućine r i njenoj apsolutnoj viskoznosti m. Za karakterizaciju režima uobičajeno je koristiti skup ovih veličina, sastavljen na određeni način u bezdimenzionalni kompleks - Reynoldsov broj

gdje je n = m/r koeficijent kinematičke viskoznosti.

Reynoldsov broj koji odgovara prijelazu iz laminarnog u turbulentno strujanje naziva se kritičnim i označava Re cr. Treba naglasiti da zbog nestabilnosti strujanja fluida na granici laminarnog i turbulentnog režima vrijednost Re cr nije strogo definirana. Za cilindrične cijevi kada se voda kreće, uzimajući u obzir uvjete ulaska protoka, hrapavost stijenke i prisutnost početnih poremećaja Re cr = 580-2000. U izračunima se obično uzima Re cr » 2300.

U Re Re cr – turbulentno.

U većini tehničkih primjena povezanih s kretanjem medija niske viskoznosti (voda, zrak, plin, para) provodi se turbulentni režim - vodoopskrba, ventilacija, opskrba plinom, sustavi opskrbe toplinom. Laminarni način rada javlja se u filmskim izmjenjivačima topline (kada film kondenzata istječe pod utjecajem gravitacije), pri filtriranju vode u porama tla i kada se viskozne tekućine kreću kroz cjevovode.

Svrha rada

Vizualnim promatranjem utvrditi prirodu kretanja tekućine pod različitim modusima; ovladati metodologijom proračuna tlačnog režima; za pilot postrojenje odrediti kritični Reynoldsov broj.

Opis pilot postrojenja

Laboratorijska instalacija (slika 3.1) uključuje tlačni spremnik, cjevovod (s prozirnim dijelom za vizualno promatranje), posudu s bojom i mjerni spremnik.

Posuda s bojom pričvršćena je pomoću stativa na stijenku tlačnog spremnika i opremljena je cijevi za dovod boje u protok vode koji se kreće u cjevovodu. Protok se podešava pomoću regulacijskog ventila i određuje pomoću mjernog spremnika.

Radni nalog

a) tlačna posuda se napuni vodom (do razine odvodne cijevi, a posuda se napuni bojom);

b) kratkotrajnim otvaranjem ventila eksperimentalnog cjevovoda, instalacije... c) u cjevovodu se uspostavlja protok tekućine, čime se osigurava jasnoća opažanja, a za zadani režim...

b) otvaranjem kontrolnog ventila u cjevovodu uspostavlja se protok, pri... Promatranja prirode gibanja tekućine provode se uvođenjem bojila u protok.

- iz temperature vode t (u °C) određuje se kinematički koeficijent viskoznosti... n = ; (3.2)

Analiza rezultata. Zaključci iz rada

Prikazana je analiza vizualnih opažanja prirode kretanja tekućine u različitim modovima. Zabilježena je vrijednost kritičnog Reynoldsovog broja za pilot postrojenje i rezultati proračunskog određivanja režima.

Sigurnosna pitanja

1. Koje režime strujanja fluida poznajete?

2. Objasniti način eksperimentalnog određivanja režima strujanja.

3. Koja je temeljna razlika između turbulentnog režima i laminarnog?

4. Kako se proračunski određuje režim strujanja?

5. Definirajte kritični Reynoldsov broj.

6. Navedite primjere tehničkih sustava (uređaja) u kojima se javlja: a) laminarni način rada; b) turbulentni režim.

Laboratorijski rad br.4

Određivanje hidrauličkog koeficijenta

Opće informacije

Trenje

Tok fluida koji se jednoliko kreće u cijevi (kanalu) gubi dio energije zbog trenja na površini cijevi, kao i unutarnjeg trenja u samoj tekućini. Ti se gubici nazivaju gubici tlaka duž duljine toka ili gubici tlaka zbog trenja.

U skladu s Bernoullijevom jednadžbom, gubitak tlaka duž duljine horizontalne cijevi konstantnog promjera

h dl = , (4.1)

gdje su pijezometrijski pritisci u presjecima koji se razmatraju.

Pokusi pokazuju da su gubici tlaka po duljini proporcionalni bezdimenzionalnom koeficijentu l i ovise o duljini l i promjeru d cjevovoda, te srednjoj brzini u. Ta je ovisnost utvrđena dobro poznatom Darcy-Weisbachovom formulom

h dl = . (4.2)

Koeficijent l, koji karakterizira otpor trenja, općenito ovisi o Reynoldsovom broju Re i relativnoj hrapavosti stijenki cijevi D/d (ovdje je D apsolutna veličina izbočina hrapavosti). Međutim, utjecaj ovih veličina na koeficijent l u laminarnom i turbulentnom režimu je različit.

U laminarnom načinu rada hrapavost nema utjecaja na otpor trenja. U ovom slučaju je l = f(Re) i izračun se izvodi prema formuli

l = 64/Re. (4.3)

l = 0,316/Re 0,25, (4,4)

i formula G.K. Konakov kod Re£ 3×10 6:

U rasponu umjerenih Reynoldsovih brojeva l = f(Re,) i dobro slaganje s eksperimentom dano je formulom A.D. Altshulya:

Pri dovoljno velikim vrijednostima Re (razvijeno turbulentno strujanje) utjecaj viskoznog trenja je neznatan i koeficijent l = f(D/d) je takozvano područje potpuno hrapavih cijevi. U ovom slučaju, izračun se može izvesti pomoću formule B.L. Shifrinson:

Navedene i druge poznate empirijske formule za određivanje koeficijenta hidrauličkog trenja dobivene su obradom eksperimentalnih grafova. Usporedbom rezultata izračuna l pomoću ovih formula s eksperimentalnim vrijednostima, može se procijeniti pouzdanost izvedenih eksperimenata.

Svrha rada

Naučiti metodologiju eksperimentalnog određivanja koeficijenta hidrauličkog trenja; za uvjete eksperimenta utvrditi ovisnost koeficijenta hidrauličkog trenja o režimu strujanja tekućine i usporediti dobivene rezultate s proračunima pomoću empirijskih formula.

Eksperimentalna tehnika

Koeficijent hidrauličkog trenja određuje se neizravnom metodom pomoću formule Darcy-Weisbach (4.2). U ovom slučaju, gubitak tlaka h dl određuje se izravno iz iskustva - iz razlike u piezometrijskim tlakovima na početku i kraju dionice plinovoda koji se proučava, a brzina kretanja u iz protoka tekućine Q.

Ovisnost l = f(Re) utvrđuje se provođenjem pokusa pri različitim načinima gibanja tekućine i konstruiranjem odgovarajućeg grafikona.

Opis pilot postrojenja

Laboratorijska postavka (slika 4.1) uključuje tlačni spremnik, eksperimentalni cjevovod i mjerni spremnik.

Eksperimentalni cjevovod je horizontalan, konstantnog presjeka (l = 1,2 m, d = 25 mm). U području za određivanje pada tlaka nalaze se dvije spojnice statičkog tlaka, koje su gumenim crijevima spojene na pijezometre. Iza mjernog dijela ugrađen je ventil za regulaciju protoka vode.

Postupak rada

a) tlačni spremnik je napunjen vodom do stalne razine;

b) kratkotrajnim otvaranjem ventila eksperimentalnog cjevovoda, instalacije... c) u cjevovodu se uspostavlja protok tekućine, čime se osigurava jasnoća opažanja, a za zadani režim...

b) kratkim otvaranjem ventila aktivira se instalacija za... c) u cjevovodu se postavljaju različiti protoki tekućine u rasponu od minimalnog do maksimalnog (ukupno 5-6...

4.6.1 Na temelju mjernih podataka izračunajte: - protok Q, prosječnu brzinu u, kinematički koeficijent viskoznosti n, Reynoldsov broj Re (vidi laboratorijski rad...

Analiza rezultata. Zaključak o radu

ispitna pitanja

Laboratorijski rad br.5

Određivanje lokalnog koeficijenta

Opće informacije

U stvarnim hidrauličkim sustavima tekućina koja se kreće gubi mehaničku energiju u ravnim dijelovima cijevi, kao i u priključcima i priključcima, te drugim lokalnim otporima. Gubici energije za svladavanje lokalnih otpora (tzv. lokalni gubici tlaka) dijelom su uzrokovani trenjem, ali većim dijelom deformacijom toka, njegovim odvajanjem od stijenki i pojavom intenzivnih vrtložnih strujanja.

Lokalni gubici tlaka određuju se proračunom pomoću Weisbachove formule:

h m = z m (u 2 /2g), (5.1)

gdje je z m koeficijent lokalnog otpora; pokazujući koji se dio pritiska brzine troši na svladavanje otpora.

Vrijednost z m u općem slučaju ovisi o vrsti lokalnog otpora i režimu strujanja. Eksperimentalne vrijednosti koeficijenta za kvadratno područje turbulentnog režima dane su u referentnim tablicama.

Svrha rada

Naučiti metodologiju eksperimentalnog određivanja koeficijenta lokalnog otpora; Eksperimentalno odredite koeficijent z m za proučavani lokalni otpor, utvrdite njegovu ovisnost o Reynoldsovom broju i usporedite dobivene podatke s tabličnima.

Eksperimentalna tehnika

Lokalni koeficijent otpora određuje se neizravnom metodom pomoću odnosa (5.1). U ovom slučaju, lokalni gubici tlaka hm nalaze se iz...

Opis pilot postrojenja

Postrojenje za eksperimentalno određivanje koeficijenta lokalnog otpora (slika 5.1) uključuje tlačni spremnik, cjevovod s kojim se ispituje lokalni otpor i mjerni spremnik. Na cjevovodu ispred i iza lokalnog otpora ugrađeni su nastavci statičkog tlaka koji su gumenim crijevima spojeni na pijezometre. Postoji ventil za regulaciju protoka vode.

Postupak rada

a) tlačni spremnik je napunjen vodom do stalne razine;

b) kratkotrajnim otvaranjem ventila eksperimentalnog cjevovoda, instalacije... c) u cjevovodu se uspostavlja protok tekućine, čime se osigurava jasnoća opažanja, a za zadani režim...

b) provjerite odsutnost zraka u pijezometrima (razine vode u njima kada su zatvoreni... c) postavite različite brzine protoka vode u cjevovodu u rasponu od minimalne do maksimalne (ukupno 5-6...

Na temelju mjernih podataka izračunava se: - prosječna brzina protoka Q = W/T tijekom eksperimenta i prosječna brzina protoka u = Q/w (gdje je w površina poprečnog presjeka...

Analiza rezultata. Zaključak o radu

Analiza rezultata

Što ćemo učiniti s primljenim materijalom:

Ako vam je ovaj materijal bio koristan, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:

Za studente koji studiraju na specijalnosti 19060365 "Servis prometnih i tehnoloških strojeva i opreme (Automobilski promet)" i 19050062 "Upravljanje vozilima".

PREDGOVOR

Proučavanje hidraulike od strane studenata specijalnosti motornog prometa uključuje izvođenje određene količine laboratorijskog rada. Ova zbirka sadrži opise laboratorijskih radova i smjernice za njihovo izvođenje.

Svrha laboratorijske radionice je da studenti učvrste gradivo predavanja, razviju vještine samostalnog rada s instrumentima pri izvođenju pokusa, upoznaju metode određivanja parametara fluida u gibanju i izvođenja proračuna, te sposobnost donositi zaključke na temelju dobivenih rezultata.

Svaki zadatak traje 2 sata. Budući da se pri proučavanju discipline neki dijelovi daju studentima za samostalno proučavanje, metodičke upute za svaki rad ukratko ocrtavaju teorijsko gradivo.

UVOD

Hidraulika je tehnička znanost koja proučava mehanička svojstva, zakone ravnoteže i kretanja tekućina. Pojam "tekućina" obuhvaća kapljične, praktički nestlačive tekućine i plinovite ili stlačive medije.

Teorijski pristup temelji se na Eulerovom principu kontinuiteta, prema kojem se tekućina ne promatra kao skup diskretnih materijalnih čestica, već kao kontinuum, tj. kontinuirani ili kontinuirani materijalni medij koji omogućuje neograničenu djeljivost njegovih čestica. Ovakav pogled na strukturu tvari prihvatljiv je ako su dimenzije volumena u kojima se promatra promatrana pojava dovoljno velike u usporedbi s dimenzijama molekula i njihovim slobodnim putem.

U hidraulici se široko koriste eksperimentalne metode istraživanja koje omogućuju ispravljanje teorijskih zaključaka koji odstupaju od stvarnih pojava.

Glavni dijelovi praktične hidraulike su: strujanje kroz cijevi, strujanje tekućine iz otvora i kroz mlaznice, interakcija strujanja s preprekama, kretanje u poroznim medijima (filtracija), kao i hidraulički strojevi.

LABORATORIJSKI RAD

Tema 1. PROUČAVANJE FIZIČKIH SVOJSTAVA
TEKUĆINE

Svrha rada: ovladati metodama mjerenja gustoće, toplinskog rastezanja, viskoznosti i površinske napetosti tekućina.

Opće informacije

Tvar u tekućem agregatnom stanju (tekuća faza) naziva se tekućinom. Tekuće agregatno stanje je srednje između krutog stanja, koje karakterizira očuvanje volumena, formiranje površine i posjedovanje određene vlačne čvrstoće, i plinovitog stanja, u kojem tvar poprima oblik posuda u kojoj se nalazi. U isto vrijeme, tekućina ima samo svoje inherentno svojstvo - fluidnost, tj. sposobnost plastične ili viskozne deformacije pod utjecajem bilo kakvih (uključujući proizvoljno malih) naprezanja. Fluidnost je karakterizirana vrijednošću obrnutom viskoznosti.

Glavne karakteristike tekućine su gustoća, stlačivost, toplinska ekspanzija, viskoznost i površinska napetost.

Gustoća homogene tvari naziva se omjer mase m tekućine na svoj volumen W:

ρ = m/ W.

Stišljivost– svojstvo tekućine da smanjuje svoj volumen pod utjecajem jednolikog tlaka. Ona se procjenjuje koeficijent stlačivosti  str, pokazujući relativno smanjenje volumena tekućine Δ W/W s povećanjem tlaka Δ ρ po jedinici:

βρ = (Δ W/W)/Δ ρ .

Toplinska ekspanzija– svojstvo tekućine da mijenja volumen kada se zagrijava – karakterizirano pri konstantnom tlaku, koeficijent volumetrijskog toplinskog širenja  T, koji je jednak relativnom volumenskom prirastu Δ W/W u slučaju promjene temperature  T za jedan stupanj:

β T =(Δ W/W)/Δ T.

U pravilu, kada se zagrijava, volumen tekućine se povećava.

Viskoznost(unutarnje trenje) - svojstvo fluidnih tijela da se odupiru gibanju jednog dijela u odnosu na drugi. Ona se procjenjuje koeficijent dinamičke viskoznosti  , koja ima dimenziju Pa∙s. Karakterizira otpor tekućine (plina) na pomicanje njezinih slojeva.

Uz dinamičku viskoznost, izračuni se često koriste kinematički koeficijent viskoznostiν, koji je određen formulom

ν = μ /ρ

i mjereno m 2 /s ili Stokes (1 Stokes = 1 cm 2 /s).

Koeficijenti dinamičke i kinematičke viskoznosti određeni su vrstom tekućine, ne ovise o brzini strujanja i značajno se smanjuju s porastom temperature.

Površinska napetost– termodinamička karakteristika sučelja između dviju faza, određena radom reverzibilne izotermne formacije po jedinici površine ove površine. U slučaju tekućeg sučelja, površinska napetost se smatra silom koja djeluje po jedinici duljine površinske konture i nastoji smanjiti površinu na minimum za dane fazne volumene. Karakterizira ga koeficijent površinske napetosti  , J/m 2 = N/m. Rad formiranja nove površine troši se na svladavanje sila međumolekularne adhezije (kohezije) tijekom prijelaza molekula tvari iz volumena tijela u površinski sloj. Rezultanta međumolekularnih sila u površinskom sloju nije nula i usmjerena je unutar faze u kojoj su adhezijske sile veće. Dakle, površinska napetost je mjera nekompenzacije međumolekularnih sila u površinskom (međufaznom) sloju, odnosno višak slobodne energije u površinskom sloju u usporedbi sa slobodnom energijom u skupnim fazama.

Vrijednosti gustoće, koeficijenata stlačivosti, volumetrijskog toplinskog rastezanja, kinematičke viskoznosti i površinske napetosti pri temperaturi od 20°C dane su u tablici. Klauzula 3.1 zahtjeva.

Opis uređaja za proučavanje
fizikalna svojstva tekućine

Uređaj za proučavanje fizikalnih svojstava tekućine sadrži 5 uređaja izrađenih u jednom prozirnom kućištu (slika 1), što ukazuje na parametre potrebne za obradu eksperimentalnih podataka. Uređaji 3–5 počinju s radom okretanjem uređaja za 180°. Termometar 1 pokazuje temperaturu okoline, a time i temperaturu tekućina u svim uređajima.

Riža. 1. Dijagram uređaja:
1 – termometar; 2 – areometar; 3 – Stokesov viskozimetar;
4 – kapilarni viskozimetar; 5 – stalagmometar

1.1. Određivanje koeficijenta
toplinsko širenje tekućine

Termometar 1 (slika 1) ima staklenu posudu s kapilarom ispunjenom termometrijskom tekućinom i skalom. Načelo njegovog rada temelji se na toplinskom širenju tekućina. Promjena temperature okoline dovodi do odgovarajuće promjene volumena termometrijske tekućine i njezine razine u kapilari. Razina označava vrijednost temperature na skali.

Koeficijent toplinskog rastezanja termometrijske tekućine određuje se na temelju misaonog pokusa. Pretpostavlja se da je temperatura okoline porasla od donje (nula) do gornje granične vrijednosti termometra i da se razina tekućine u kapilari povećala za l.

Za određivanje koeficijenta toplinskog širenja potrebno je:

2. Izračunajte prirast volumena termometrijske tekućine

Δ W = π r 2 l,

Gdje r– radijus kapilare termometra (označen na termometru).

3. Uzimajući u obzir početni (na 0°C) volumen termometrijske tekućine W(vrijednost je dana na termometru) pronađite koeficijent toplinskog rastezanja β T = (Δ W/W)/Δ T i usporedite je s referentnom vrijednošću β T* (Tablica P. 3.1). Unesite vrijednosti korištenih količina u tablicu. 1.

Tablica 1

Vrsta tekućine	r, cm	W, cm 3	Δ T, DO	l, cm	Δ W, cm 3	β T , K -1	β T * , K -1
Alkohol

1.2. Mjerenje gustoće tekućine areometrom

Hidrometar 2 (slika 1) služi za određivanje gustoće tekućine metodom plovka. To je šuplji cilindar s milimetarskom skalom i utegom na dnu. Zahvaljujući težini, areometar pluta u ispitnoj tekućini u okomitom položaju. Dubina uranjanja areometra mjera je gustoće tekućine i očitava se sa skale duž gornjeg ruba meniskusa tekućine oko areometra. U konvencionalnim hidrometrima skala je graduirana u vrijednostima gustoće.

Tijekom rada potrebno je izvršiti sljedeće radnje:

1. Izmjerite dubinu uranjanja h hidrometar na milimetarskoj skali na njemu.

2. Izračunajte gustoću tekućine pomoću formule

ρ = 4m/(πd 2 h),

Gdje m I d– masa i promjer areometra (vrijednosti su date na areometru).

Ova se formula dobiva izjednačavanjem sile teže areometra G = mg i sila uzgona (Arhimedova). F A = ρ gW, gdje je volumen uronjenog dijela areometra W = hπd 2 /4.

3. Usporedite eksperimentalnu vrijednost gustoće  s referentnom vrijednošću  * (Tablica P. 3.1). Vrijednosti korištenih količina sažete su u tablici. 2.

Tablica 2

Rezultati promatranja i proračuna

Fakultet tehnike i fizike visokih tehnologija Zavod za fizikalne metode u primijenjenim istraživanjima M.V. Vjaldin Smjernice za laboratorijsku radionicu iz hidraulike Nastavno-metodički priručnik Uljanovsk UDK 532.5 (075.8) BBk 30.123 i73 Objavljeno odlukom Akademskog vijeća Fakulteta inženjerstva i fizike visokih tehnologija Državnog sveučilišta Ulyanovsk Recenzenti: Doktor tehničkih znanosti, profesor Katedre za naftno-plinsko poslovanje i usluge P.K. Germanovich Kandidat fizičkih i matematičkih znanosti, izvanredni profesor Odsjeka za fizičke metode u primijenjenim istraživanjima Yu.N. Zubkov Vjaldin M.V. B 99 Upute za laboratorijsku radionicu iz hidraulike.– Uljanovsk: UlGU, 2014.- 48 str. Radionica hidraulike uključuje izvođenje 9 laboratorijskih radova, od kojih su dva usmjerena na proučavanje dizajna i principa rada dva laboratorijska stalka “Hidrostatika” i “Hidrodinamika”, ostali pokrivaju praktično određivanje hidrostatskog tlaka, gustoće nepoznatog tekućina, sila pritiska na vodoravnu i okomitu stijenku posude, hidraulički otpor po duljini cijevi i naglo širenje; proučavanje strujanja fluida tijekom istjecanja u Venturijevim cijevima i vizualno promatranje laminarnog i turbulentnog režima strujanja jednodimenzionalnog strujanja fluida. Metodički priručnik namijenjen je studentima Fakulteta tehnike i fizike visokih tehnologija. Uljanovsko državno sveučilište, 2014 Vjaldin M.V., 2014 Uvod…………………………………………………………………………………...4 Mjerenja, pogreške mjerenja i prikaz eksperimentalnih podataka……………………………………………………………………………….4 Laboratorijski rad br.1 Elaborat laboratorijskog stalka “HIDROSTATIKA GS” …………………8 Laboratorijski rad br.2 Određivanje hidrostatskog tlaka…………………………………..11 Laboratorijski rad br.3 Određivanje gustoće nepoznate tekućine……………………………...14 Laboratorijski rad br.4 Određivanje sile pritiska tekućine na ravne stijenke………………..17 Laboratorijski rad br.5 Studija laboratorijskog stalka “HIDRODINAMIKA GD”………………21 Laboratorijski rad br.6 Određivanje gubitka tlaka u okrugloj cijevi………………………………...28 Laboratorijski rad br.7 Određivanje gubitka tlaka zbog naglog širenja……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Laboratorijski rad br.8 Eksperimentalna konstrukcija Bernoullijevih dijagrama………………………..39 Laboratorijski rad br.9 Promatranje režima strujanja i određivanje parametara strujanja…. …….43 Uvod Hidraulika kao znanost jedna je od najvažnijih u smislu praktične primjene znanja kako u proizvodnji tako iu svakodnevnom životu, a suvremeni inženjer mora poznavati metode proučavanja hidrauličkih pojava i dijagnosticiranja stanja cjevovoda. Stoga studenti moraju poznavati strukturu raznih mjerača tlaka, gustoće, viskoznosti, protoka tekućine, kao i mjerne jedinice tih veličina, kako u sustavima mjernih jedinica u SI i GHS, tako iu izvansistemskim jedinicama. mjerenja. Za izračun mnogih proučavanih veličina važno je moći koristiti internetske resurse za traženje odgovarajućih tabličnih podataka (na primjer, kinematička viskoznost se u mnogim slučajevima brka s dinamičkom viskoznošću, jer ne znaju formulu za odnos između ovih veličina i, sukladno tome, ne obraćajte pozornost na mjerne jedinice i prefikse navedene u tablicama). Uzimanje očitanja s hidrauličkih instrumenata također predstavlja neke poteškoće: na primjer, očitanja s rotametara dana su u podjelama, a kako biste pretvorili ta očitanja u SI sustav, morate biti u mogućnosti koristiti graf brzine protoka (u podjelama) u odnosu na protok brzina (u litrama/sat). Prilikom izvođenja laboratorijskih radova treba imati na umu da su neke od spojnih cijevi u hidrostatičkom postolju otvorene, a promjenu tlaka (višak i vakuum) treba provesti glatko i uzimajući u obzir inerciju tekućine. Mjerenja, pogreške mjerenja i prikaz eksperimentalnih podataka. U hidrauličkom laboratoriju provode se izravna i neizravna mjerenja. Mjerenje se odnosi na usporedbu izmjerene veličine s drugom veličinom koja se uzima kao mjerna jedinica. Za izravna mjerenja (primjerice temperature, tlaka itd.) koriste se mjerni instrumenti (termometar, manometar) baždareni u odgovarajućim mjernim jedinicama. Kod neizravnih mjerenja željena veličina se određuje iz rezultata izravnih mjerenja drugih veličina koje su s mjerenom veličinom povezane određenim funkcionalnim odnosom (npr. P = P 0 +ρgh, ρ = m/V, ρ = P /gh). Prilikom mjerenja bilo koje količine izvode se tri uzastopne operacije: izbor, ispitivanje i montaža uređaja (u našem slučaju stalke priprema za rad inženjer-tehničar); promatranje očitanja i njihovo brojanje za svaki način rada; izračunavanje tražene vrijednosti iz rezultata mjerenja i procjena pogreške. Prava vrijednost izmjerene veličine ne može se apsolutno točno odrediti. Svako mjerenje daje vrijednost određene veličine X s nekom pogreškom ∆X, koja se naziva apsolutna pogreška. Postoje pogreške mjerenja: sustavne, slučajne i pogreške. Sustavna je pogreška koja ostaje konstantna ili se prirodno mijenja kada se provode ponovljena mjerenja iste količine. Svaki mjerni instrument ima jednu ili drugu sustavnu pogrešku koja se ne može eliminirati, ali se može uzeti u obzir. Slučajne greške su greške čije se pojavljivanje ne može spriječiti. Obično se uzimaju u obzir tijekom ponovljenih mjerenja i pokoravaju se statističkim zakonima. Pogreške i velike pogreške su pretjerano velike pogreške koje jasno iskrivljuju rezultat mjerenja. Kod laboratorijske metode mjerenja vrši se više mjerenja neke veličine i izračunava aritmetička sredina dobivenih vrijednosti, za razliku od tehničke metode, kod koje je dopušteno jednokratno mjerenje veličine koja se proučava. Izvori pogrešaka mogu biti: mjerni instrumenti (instrumentalna pogreška), promatrač (pogreška očitanja), okolina (pogreška okoline), tehnika mjerenja i tehnika obrade rezultata (pogreška matematičke obrade). Ukupna pogreška ∆H u izravnim mjerenjima određuje se nakon pronalaska slučajne pogreške i procjene sustavne pogreške. U najjednostavnijim slučajevima ∆H (apsolutna pogreška) određena je pogreškom mjernih instrumenata. Na primjer, za mjerač tlaka uzima se da je apsolutna pogreška jednaka polovici vrijednosti najmanjeg podjela. Vrijednost podjeljka određena je omjerom razlike između najbližih digitalnih vrijednosti veličina na skali instrumenta i broja podjela između njih. Za procjenu točnosti neizravnih mjerenja najprije odredite relativnu pogrešku ε = ∆X/Xprosj., gdje je Xsr. je aritmetička sredina vrijednosti, tada će bilježenje rezultata mjerenja biti kako slijedi: X = Xsr. ± ∆H, a ∆H se određuje preko relativne pogreške ε, koja se nalazi prema pravilu diferenciranja. Tablica 1 (vidi Dodatak) daje formule za izračun relativne pogreške vrijednosti ​​prema najčešćim funkcionalnim ovisnostima. Evo nekoliko slučajeva izračuna relativne pogreške neizravnih mjerenja vrijednosti Y: Neka je funkcija dana izrazom Y = A + B, a apsolutne pogreške mjerenja ∆A, ∆B, tada Y +∆Y = (A ± ∆A) + (B ± ∆B), dakle, ∆Y = ∆A +∆B, tada će se relativna pogreška odrediti na sljedeći način ∆Y/Y = ∆Y/(A+B) = (∆A +∆B)/(A + B); Ako je Y = A * B, tada je ∆Y/Y = ∆A/A + ∆B/B, odnosno ε Y = ε A + ε B. Ako formule za izračun uključuju konstante, na primjer, broj π = 3,14, neke fizičke konstante, na primjer, g = 9,83 m/s 2, tablične podatke, tada se uzimaju s takvom preciznošću da broj značajnih znamenki iza decimale točku sadržavale su jednu više od broja značajnih znamenki u vrijednostima izmjerenih veličina. Primjer izračuna relativne pogreške mjerenja apsolutnog tlaka. Početna formula: P = P 0 + ρgh, što znači da je funkcionalna ovisnost slična Y = A + B, tj. ∆P/P = (∆P 0 + ∆(ρgh))/ (P 0 + ρgh), gdje ∆(pgh) izračunava se na primjeru drugog funkcionalnog odnosa ∆(ρgh)/ρgh = ∆p/p + ∆g/g +∆h/h, odakle ∆(ρgh) = (εp + εh)*ρgh. Pravila proračuna pogrešaka i prikaza eksperimentalnih podataka. Budući da se točnost određene fizikalne veličine utvrđuje mjerenjem, a ne proračunom, brojčana vrijednost rezultata mjerenja zaokružuje se na brojku istog reda kao i vrijednost pogreške. Dodatne znamenke za cijele brojeve zamjenjuju se nulama, a za decimalne razlomke se odbacuju. Primjer: (103221 ± 245) Pa – prije zaokruživanja; Ako su znamenke zamijenjene nulom ili odbačene manje od 5, tada se preostale znamenke ne mijenjaju. A ako je ova znamenka veća od 5. Tada se preostale preostale znamenke povećavaju za jedan. Primjer: (846,45 ± 0,13) kg/m 3 – prije zaobljenja; (846,5 ± 0,1) kg/m 3 – nakon zaokruživanja pri izračunavanju gustoće nepoznate tekućine. Ako je znamenka koja se zamjenjuje nulom ili odbacuje 5 (s naknadnim nulama), zaokruživanje se vrši na sljedeći način: zadnja znamenka u zaokruženom broju ostaje nepromijenjena. Ako je paran, a povećava se za jedan ako je neparan. Primjer: (184, 256 ± 0,127)H – prije zaokruživanja; (184,26 ± 0,13)N odn (184,3 ± 0,1) - nakon zaokruživanja pri izračunavanju sile pritiska tekućine na ravne vodoravne i okomite stijenke. Prilikom predstavljanja konačnog rezultata mjerenja, zgodno je zapisati brojčanu vrijednost u obliku decimalnog razlomka pomnoženog sa potrebnom potencijom 10. Na primjer, kada zapisujete vrijednost atmosferskog tlaka: 101,239 Pa = 101,239 * 10 3 Pa = 101,24 kPa. U većini slučajeva eksperimentalnog proučavanja hidrauličkih pojava preporučljivo je dobivene ovisnosti prikazati u obliku grafikona. Usporedbom teorijske krivulje s eksperimentalnom utvrđuje se jesu li eksperimentalni rezultati u skladu s očekivanom vrijednošću. U nekim slučajevima, predlaže se superponiranje eksperimentalnog dijela grafikona na teorijsku krivulju. U tom slučaju potrebno je voditi računa o ponašanju odsječka krivulje upravo u granicama izmjerene vrijednosti koje se prikazuju na teoretskoj krivulji. Radi praktičnosti, odabrana ljestvica pri konstrukciji eksperimentalne ovisnosti trebala bi se podudarati s ljestvicom teorijske ovisnosti. Na primjer, pri superponiranju grafa ovisnosti hidrauličkog otpora o Re broju na Murin graf, eksperimentalni dio je samo desetina teorijske krivulje (a na Murin grafu ih ima puno). Stoga će točna podudarnost eksperimentalnog dijela s jednom od ovih krivulja omogućiti određivanje ekvivalentne relativne hrapavosti unutarnje površine cijevi u nastavku ove krivulje. Eksperimentalne točke na milimetarskom papiru prikazane su u obliku križića, a krivulja nije povučena preko svih točaka, već unutar granica pogreške, tako da je iznad i ispod te krivulje broj točaka prema njihovoj ukupnoj udaljenosti od eksperimentalne crte približno jednak isti. Opći izgled eksperimentalne krivulje treba biti sličan izgledu teorijske ovisnosti ili izgledu odgovarajućeg dijela teorijske krivulje. Laboratorijski rad br.1 PROUČAVANJE LABORATORIJSKOG STALKA “HIDROSTATIKA GS” Svrha rada: proučiti dizajn i princip rada laboratorijskog stalka “Hidrostatika”; zapisati formulu za određivanje apsolutnog tlaka, zapisati formulu za određivanje pretlaka pomoću baterije pijezometara; poznavati gustoću tekućina u pijezometrima; odrediti cijenu razdjelnih pijezometara i mjerača tlaka; izražavaju svoje značenje u SI. Kratka teorija. Postolje se sastoji od radnog stola 1 (slika 1), spremnika 2 i štita 3 na koji je pričvršćen baterijski tlako-vakuummetar P3. Ploča piezometara 4 postavljena je pored stola i napunjena je radnom tekućinom. Pomoću kompresora 5 i usisavača 6, koji se nalaze na donjoj polici stola, može se stvoriti višak ili vakuumski tlak ispod poklopca spremnika. Potreban način rada osigurava upravljačka jedinica 7 i slavine B1 i B2. Tlak zraka u spremniku bilježi se mehaničkim instrumentima - manometrom MH1 i vakuumometrom VN. Na prednjim i bočnim stijenkama spremnika nalaze se prirubnice, na koje su kroz mijeh 8 pričvršćene dvije ispitne ravne stijenke 9 - okomite i vodoravne. Na prirubnice su pričvršćena ravnala s ljestvicama, koja služe za određivanje kretanja zidova. Koljena baterijskog vakuumometra P3 napunjena su tekućinom (općenito, tekućine mogu biti različite). Lijevi kraj vakuum mjerača baterije je napunjen zrakom i spojen na vrh spremnika, a desni kraj je otvoren prema atmosferi (slika 2). Na zidnoj ploči pijezometara 4 nalazi se pijezometar P1, povezan s dijelom spremnika ispunjenim radnom tekućinom, te mjerač tlaka i vakuuma P2 u obliku slova U, ispunjen ispitivanom tekućinom nepoznate gustoće. Jedan kraj mjerača tlaka i vakuuma P2 spojen je na gornji (zračni) dio spremnika, a drugi je spojen na mehanički uređaj - manometar MH2. Ventili B5 i B3 služe za blokiranje mjerača tlaka i vakuuma P2 kada se izvode eksperimenti s tlakom ili vakuumom koji prelaze granice mjerenja ovog tekućeg uređaja. Slavine B8 i armatura 10 služe za punjenje spremnika radnom tekućinom i njegovo pražnjenje. Riža. 1. Laboratorijski stalak “Hidrostatika GS”. Laboratorijski stalak "GS" je namijenjen za izvođenje laboratorijskog rada broj 2.3.4 za određivanje hidrostatskog tlaka, gustoće nepoznate tekućine i sile pritiska tekućine na ravne vertikalne i horizontalne stijenke. Test pitanja. Čemu je namijenjen laboratorijski stalak “Hydrostatics GS”? Na čemu se temelji princip rada postolja? Navedite glavne elemente laboratorijskog stalka. Koji mjerači tlaka se koriste u postolju? Kolika je cijena podjela skale za bateriju pijezometara? Koja je cijena podjele ljestvice za zidne piezometre? Riža. 2. Hidraulička shema stalka “Hidrostatika GS”. Kolika je cijena podjele mehaničkih mjerača tlaka? Izrazite ovu količinu u SI. Kakva je tekućina u bateriji pijezometra? Označite njegovu gustoću. Koje se tekućine nalaze u zidnim piezometrima? Označite kolika je gustoća tekućine u pijezometru P1. Kojom tekućinom i do koje razine je spremnik napunjen? Zašto? Kako se baterijom stolnih piezometara određuje prekomjerni i tlak-vakuumski tlak u spremniku? Laboratorijski rad br.2 Napiši formulu. Navedite dva glavna načina rada stalka. Koji se uređaji koriste za stvaranje ovih načina rada i gdje se nalaze? Koje metode određivanja hidrostatskog tlaka su najtočnije. ODREĐIVANJE HIDROSTATSKOG TLAKA. Svrha rada - ovladavanje metodama mjerenja hidrostatskog, nadtlaka i vakuumskog tlaka u dva načina. Prilikom pripremanja za rad, u procesu izvođenja radova i obrade rezultata pokusa učenik mora: Upoznati se s raznim instrumentima za mjerenje tlaka; Odrediti hidrostatski tlak na tri načina u dva načina; Odredite tlak ispod poklopca spremnika pomoću očitanja pijezometra i mjerača tlaka i vakuuma baterije i usporedite ih s očitanjima mehaničkog uređaja u dva načina; Odredite apsolutnu pogrešku u mjerenju hidrostatskog tlaka koristeći sve tri metode za sve modove. Vilner Ya.M., Kovalev Ya.T., Nekrasov B.B. Referentni priručnik o hidraulici, hidrauličkim strojevima i hidrauličkim pogonima (Dokument) Bakanov M.V., Romanova V.V., Kryukova T.P. Baze podataka. Sustavi za upravljanje bazama podataka. Laboratorijska radionica (Dokument) Gaidukevich I.V., Borodina T.A. Ekonometrija. Laboratorijska radionica (Dokument) Lukina I.G., Zarubin D.P., Kozlova L.V. Koloidna kemija. Laboratorijska radionica (Dokument) Abazin D.D. Upravljanje tehničkim sustavima. Laboratorijska radionica (Dokument) Laboratorijska radionica iz specijalnosti Održavanje i popravak opreme strojarskih poduzeća (Laboratorijski rad) Ostreykovsky V.A. Laboratorijska radionica iz informatike (Dokument) n1.doc FEDERALNA AGENCIJA ZA OBRAZOVANJE Tehnološki institut Biysk (podružnica) državna obrazovna ustanova visoko stručno obrazovanje "Altajsko državno tehničko sveučilište ih. I.I. Polzunov" A.I. Roslyakov, L.V. Lomonosov LABORATORIJSKI PRAKTIKUM o hidraulici, hidrauličkim strojevima i hidrauličkim pogonima Metodičke preporuke za izvođenje laboratorijskih radova u kolegijima “Hidraulika”, “Hidraulika i hidraulički strojevi”, “Osnove hidraulike i hidraulički pogon” za studente specijalnosti: TM–151001, VUAS – 170104, AT – 190603, APKhP – 240706, MAPP–260601, DVT–270109 Izdavačka kuća Altai State Technical Universityih. I.I. Polzunova Recenzent: voditelj Odjela MAHIPP BTI Altai State Technical University Profesor Kunichan V.A. Rad je izrađen na Zavodu za “Opskrbu toplinom i plinom i ventilaciju, procese i aparate kemijske tehnologije”. Roslyakov, A.I. Laboratorijska radionica o hidraulici, hidrauličkim strojevima i hidraulici Rodrives: metodološke preporuke za izvođenje laboratorijskih radova u kolegijima "Hidraulika", "Hidraulika i hidraulički strojevi", "Osnove hidraulike i hidrauličkih pogona" za studente specijalnosti: TM -151001, VUAS - 170104, AT - 190603, APHP - 240706 , MAPP –260601, DVT – 270109 / A.I. Roslyakov, L.V. Lomonosov. – Alt. stanje tehn. Sveučilište, BTI. – Biysk: Izdavačka kuća Alt. stanje tehn. sveuč., 2009. – 137 str. Laboratorijska radionica sadrži opis pravila, postupaka i metodologije izvođenja laboratorijskih radova koji ilustriraju temeljne zakonitosti mirovanja i gibanja tekućine, kao i popis pitanja čije je poznavanje potrebno za svladavanje poglavlja „Osnove hidraulike i hidrauličkog pogona”, “Hidraulika”, “Hidraulika i hidraulički strojevi” za studente strojarskih usmjerenja. ©A.I. Roslyakov, L.V. Lomonosova, 2009 © BTI AltSTU, 2009 ODREĐIVANJE SILE HIDROSTATSKOG TLAKA 6 1.1 Svrha rada: 6 1.3 Teorijske informacije 6 1.5 Opis instalacije 9 1.7 Obrada eksperimentalnih podataka 12 1.8 Ispitna pitanja 12 2.1 Svrha rada: 15 2.3 Teorijske informacije 15 2.3.1 Načini kretanja realnog fluida 15 2.7 Obrada eksperimentalnih podataka 21 6.2 Priprema za laboratorijski rad: 56 UVOD Za uspješno proučavanje niza glavnih disciplina, studenti mnogih kemijskih i mehaničkih specijalnosti moraju poznavati osnovne zakone mirovanja i kretanja tekućina. U budućnosti će često morati primijeniti znanje o osnovama hidraulike za rješavanje specifičnih inženjerskih problema. Na primjer, inženjeri strojarstva u kemijskoj i srodnim industrijama proračunavaju i projektiraju sve vrste cjevovoda, spremnika i uređaja potrebnih za kretanje, skladištenje i obradu tekućih i plinovitih proizvoda, proračunavaju i reguliraju način rada crpki; Inženjeri strojarstva koriste hidrauličke pogone za automatizaciju i mehanizaciju operacija obrade dijelova, rezanja i prešanja, sastavljanja i pakiranja proizvoda, pakiranja i doziranja rasutih i tekućih proizvoda. Hidraulički strojevi, hidraulički i pneumatski pogoni također se široko koriste u drugim industrijama: vodoopskrba i melioracija, metalurgija i transport, građevinarstvo i poljoprivreda. Stoga je u općoj inženjerskoj obuci studenata većine kemijskih i strojarskih specijalnosti kolegij hidraulike vrlo važan. Uspješno svladavanje istog uvelike olakšava studentima izvođenje laboratorijske radionice. Svrha radionice je učvrstiti teorijsko gradivo iz predmeta hidraulika, stjecanje vještina rada s instrumentima i drugom istraživačkom opremom. LABORATORIJSKI RAD br.1. ODREĐIVANJE SILE HIDROSTATSKOG TLAKA (4 SATA) 1.1 Svrha rada: – eksperimentalno odrediti silu hidrostatskog tlaka i njegovo središte tlaka; – konstruirati dijagram hidrostatskog tlaka. 1.2 Priprema za laboratorijski rad: – proučiti materijal o temi ovog rada u ovom priručniku; – naučiti definicije osnovnih pojmova i termina teme Osnovni pojmovi i pojmovi: – apsolutni mir; – vakuum; – hidrostatika; - pritisak; – idealna tekućina; – višak pritiska; – masovne snage; – gustoća; – površinske sile; – ravna površina; – ravnoteža; – slobodna površina; – centar pritiska. 1.3 Teorijske informacije U hidraulici se tekuće tijelo (tekućina) smatra kontinuiranim medijem koji se sastoji od pojedinačnih materijalnih točaka (čestica). Jedno od glavnih svojstava tekućine je fluidnost. Fluidnost sastoji se u velikoj pokretljivosti pojedinačnih čestica tekućine jedna u odnosu na drugu. Fluidnost se očituje u činjenici da tekućina uvijek poprima oblik posude u kojoj se nalazi i ne osjeća utjecaj koncentriranih sila. Sve vanjske i unutarnje sile koje djeluju na tekućinu kontinuirano su raspoređene ili po njezinom volumenu (masovne snage), ili po površini ( površan). Kao rezultat djelovanja vanjskih sila, unutar fluida u mirovanju nastaje normalno naprezanje, jednako granici kojoj teži omjer sile i površine (slika 1.1) na koju ona djeluje kada vrijednost površine teži nuli. , tj. prilikom povlačenja platforme do točke Hidrostatski tlak nazivaju se normalni naponi koji nastaju u tekućini pod utjecajem vanjskih sila . Karakteriziraju ga dva svojstva: – hidrostatski tlak u točki djeluje normalno na područje djelovanja i usmjeren je unutar volumena tekućine koja se razmatra, odnosno kompresivan je; – veličina tlaka u određenoj točki jednaka je u svim smjerovima, odnosno ne ovisi o kutu nagiba platforme na koju djeluje. Veličina hidrostatskog tlaka (vidi sliku 1.1) ovisi o dubini uranjanja ( h) dotične točke u volumen tekućine, specifična težina tekućine  i vrijednosti tlaka u volumenu iznad slobodne površine i izračunavaju se pomoću osnovne jednadžbe hidrostatike: , (1.1) gdje je   – specifična težina tekućine, jednaka umnošku gustoće i ubrzanja sile teže, N/m 3. G Slika 1.2 – Dijagram hidrostatski tlak Grafički prikaz ovisnosti hidrostatskog tlaka o dubini uranjanja naziva se dijagram tlaka(Slika 1.2). Dijagram hidrostatskog tlaka koji djeluje na okomitu ravnu stijenku pod pritiskom tekućine koja ima dubinu h, konstruira se na sljedeći način. Za ishodište koordinata uzima se točka presjeka razine površine tekućine sa stijenkom OA. Prekomjerni hidrostatski tlakovi ucrtani su u odabranom mjerilu duž vodoravne osi koja se podudara sa smjerom hidrostatskog tlaka, a odgovarajuće dubine tekućine ucrtane su duž okomite osi h. Prva točka se uzima na površini tekućine, gdje h= 0 i = str A. Druga točka je na dnu, gdje je pritisak Rezultirajuće točke povezane su ravnom linijom. Kao rezultat dobiva se dijagram viška hidrostatskog tlaka na ravnu okomitu stijenku u obliku trokuta. Na sličan način konstruira se dijagram apsolutnog tlaka. Međutim, u praksi su važnije sile koje proizlaze iz djelovanja tekućine na različite stijenke. Na primjer, sila hidrostatskog tlaka ( F) tekućine na ravnu stijenku uronjenu u tekućinu (vidi sliku 1.1) jednaka je umnošku površine S količinom hidrostatskog tlaka r S na dubini h c uronjenost težišta površine koja se razmatra: Dakle, rezultirajuća sila sastoji se od dvije komponente: – snaga tlak u volumenu iznad slobodne površine: ; – snaga F c tlak težine na dubini uranjanja središte gravitacije . Pritisakr 0 , nanesena na slobodnu površinu, prenosi se na sve točke tekućine po cijelom volumenu u svim smjerovima bez promjene vrijednosti(Pascalov zakon), to jest isti u bilo kojoj točki volumena tekućine koja se razmatra. Stoga komponenta primijenjen u središtu gravitacije (točka S) mjesta koje se razmatra. Naprotiv, tlak težine (vidi formulu (1.1) i sliku 1.1) izravno je proporcionalan dubini uranjanja. Prema tome, točka primjene komponente F c(točka D) nalazit će se u središtu dijagrama prekomjernog tlaka (trokut), koji se nalazi ispod težišta mjesta. Količina pomaka točke D u odnosu na težište određuje se formulom , (1.3) Gdje ja S– moment tromosti platforme S u odnosu na os koja prolazi kroz njezino težište, m 4 ; h S– dubina uranjanja težišta gradilišta, m; S– površina razmatranog mjesta, m2. Točka primjene rezultirajuće sile F hidrostatski tlak je između točaka D I C. 1.4 Oprema, tehnička sredstva i alati Za izvođenje laboratorijskih radova potrebno je: – uređaj za izvođenje pokusa; Niste pronašli odgovor na svoje pitanje? Pogledajte ovdje Uloga razrednika u unaprjeđenju kvalitete i učinkovitosti odgojno-obrazovnog rada Sastanak razrednika na početku šk. god. Tko se smatra tvorcem stanične teorije imuniteta? Prezentacija na temu "Djeca i ptica" A