Гідропривід практичні заняття лабораторні роботи. Лабораторні роботи з гідравліки

Лабораторні роботи з гідравліки - розділ Освіта, Міністерство Сільського Господарства Російської Федерації.

Кафедра природооблаштування,

будівництва та гідравліки

ОПД.Ф.03 Гідравліка

Опд.ф.02.05 гідравліка

ОПД.Ф.07.01 Гідравліка

ОПД.Ф.08.03 ГІДРАВЛІКА

ОПД.Ф.07 Гідравліка та гідромашини

ОПД.Р.03 ПРИКЛАДНА ГІДРОМЕХАНІКА

ОПД.Ф.08 ГІДРОГАЗОДІНАМІКА

Лабораторні роботи з гідравліки

Методичні вказівки

Уфа 2010

Лабораторна робота №1

ВИМІР ОСНОВНИХ ГІДРАВЛІЧНИХ

ХАРАКТЕРИСТИК РІДИНИ

Загальні відомості

У лабораторній практиці та виробничих умовах вимірюють такі параметри: рівень, тиск та витрата рідини.

Вимірювання рівня.Найпростішим приладом є скляна трубка, з'єднана з нижнім кінцем із відкритим резервуаром, у якому визначається рівень. У трубці і резервуарі, як у судинах, положення рівня рідини буде однаковим.

Широке застосування отримали поплавкові рівнеміри (у паливних баках, групових автопоїлках, різних технологічних резервуарах). Робочий орган приладу - поплавець - слідує за вимірюванням рівня рідини, і відповідно змінюються показання за шкалою. Механічне переміщення поплавця (первинного датчика) вгору-вниз може бути перетворене на електричний сигнал за допомогою реостату або котушки індуктивності та зафіксовано вторинним приладом. І тут можлива дистанційна передача показань.

З приладів, заснованих на непрямих методах визначення шуканої величини, найбільший інтерес представляє ємнісний рівнемір. У ньому як датчик використовується металевий електрод, покритий тонким шаром ізоляції з пластмаси. Система електрод-рідина-резервуар при підключенні струму утворює конденсатор, ємність якого залежить від рівня рідини. До недоліків ємнісних датчиків відносять значну залежність показань стану ізоляції електрода.

Вимірювання тиску . За призначенням розрізнять прилади для вимірювання атмосферного тиску (барометри), надлишкового тиску (манометри – при рб >0 і вакуумметри - при рб<0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

За принципом дії розрізняють прилади рідинні та пружинні.

У рідинних приладахвимірюваний тиск врівноважується стовпом рідини, висота якого є мірою тиску. Відрізняється простотою конструкції п'єзометр, що є вертикальною скляною трубкою, з'єднаною нижнім кінцем з місцем

виміру тиску (рис.1.1а).

Рисунок 1.1 Рідинні прилади:

а) п'єзометр;

б) U – подібна трубка

Величина тиску в точці підключення визначається за висотою h підйому рідини в п'єзометрі: р = rgh, де r - щільність рідини.

П'єзометри зручні для вимірювання невеликих надлишкових тисків – близько 0,1-0,2 ат. Функціонально ширше можливості у двотрубних U – образних приладів (рис.1.1б), які використовуються як манометри, вакуумметри та диференціальні манометри. Скляну трубку приладу можна заповнити важчою рідиною (наприклад, ртуттю). Рідинні пристрої мають відносно високу точність, застосовуються для технічних вимірювань, а також градуювання та перевірки інших типів приладів.

У пружинних приладахвимірюваний тиск сприймає пружний елемент (трубчаста пружина, мембрана, сильфон), деформація якого є мірою тиску. Широко поширені прилади із трубчастими пружинами. У такому приладі нижній відкритий кінець трубки овального перерізу (рис.1.2) жорстко закріплений в корпусі, а верхній (закритий) кінець вільний в просторі.

Під дією тиску середовища трубка прагне розігнутися (якщо р>р ат) або, навпаки, ще більше зігнутися (якщо р<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.

Малюнок 1.2 Пружинні прилади:

а) із трубчастою пружиною;

б) сильфонний; в) мембранний

За класом точності прилади з трубчастими пружинами одновітковими ділять на:

Технічні (для пересічних вимірів – клас точності 1,5; 2,5; 4,0);

Зразкові (для точних вимірів – клас точності 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0);

Контрольні (для перевірки технічних пріорів – клас точності 0,5 та 1,0).

Клас точності вказується на циферблаті приладу; він характеризує граничну помилку приладу в % від максимального значення шкали за нормальних умов (t=20°C, р=760 мм.рт.ст.).

Вимірювання витрати.Найпростіший і найточніший метод визначення витрати рідини – об'ємний з використанням мірної судини. Вимір зводиться до реєстрації часу Т наповнення судини з відомим обсягом W. Тоді витрата Q = W/Т. У виробничих умовах як вимірювачі кількості рідини W застосовують різні об'ємні і швидкісні лічильники (крильчасті і турбінні). Метод дозволяє визначити середні у часі значення Q.

а) б) в)

Рисунок 2.5 Лічильники рідини:

а− об'ємний з овальними шестернями; б− ротаційний;

в− швидкісний з крильчастою вертушкою

Для вимірів миттєвих витрат у напірних трубопроводах застосовують різні типи витратомірів (рис.1.4). Зручні для

вимірювань витратоміри з пристроями, що звужують. Принцип дії приладу заснований на створенні в потоці за допомогою пристрою, що звужує (наприклад, діафрагми) перепаду статичних напорів і його вимірювання диференціальним манометром (рис.1.4б). Витрата рідини визначається за таріровочним графіком Q = f(h) або за формулою:

Q = mАÖ2gh, (2.2)

де m - Коефіцієнт витрати звужуючого пристрою;

h – свідчення диференціального манометра;

А - постійна витратоміра;

де D – діаметр трубопроводу;

d – діаметр отвору пристрою, що звужує.

Рисунок 1.4 Витратоміри рідини:

а) постійного перепаду тиску (ротаметр);

б) змінного перепаду тиску

(З пристроєм, що звужує – діафрагмою);

в) індукційний

Мета роботи

Ознайомитись з пристроєм, принципом дії та експлуатацією приладів для вимірювання рівня, тиску та витрати рідини; засвоїти методику тарування витратомірів.

Прядок виконання роботи

1.3.1 Використовуючи навчальну літературу, методичні вказівки, плакати та натурні зразки приладів, ознайомитися з методами вимірювання рівня, тиску та… 1.3.2 На дослідній установці виконати вимірювання тиску величиною р=0,4… 1.3.3 На дослідній установці виконати визначення витрати води за допомогою мірного бака. Контроль часу зміни.

Лабораторна робота №2

Експериментальне вивчення рівняння

Бернуллі

Загальні відомості

Для руху реальної рідини, що плавно змінюється, рівняння Бернуллі має вигляд:

z 1 + , (2.1)

де z 1 , z 2 - висоти положення центрів тяжкості перерізів 1 та 2;

р 1, р 2 - тиску в перерізах;

u 1 u 2 - середні швидкості потоку в перерізах;

a 1 ,a 2 - коефіцієнти кінетичної енергії.

З енергетичної точки зору:

z – питома потенційна енергія становища (геометричний натиск);

Питома потенційна енергія тиску (п'єзометричний натиск);

Питома кінетична енергія (швидкісний натиск).

Сума z ++ = H виражає повну питому енергію рідини (повний тиск).

З рівняння (2.1) випливає, що під час руху реальної рідини повний напір зменшується вниз за течією (Н 2<Н 1). Величина h 1-2 = Н 1 - Н 2 характеризует потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений.

Зменшення повного напору певним чином відбивається і на його складових – п'єзометричному та швидкісному напорах. Характер зміни напорів у конкретній гідравлічній системі представляє практичний інтерес і може бути вивчений досвідченим шляхом.

Мета роботи

Експериментально підтвердити справедливість рівняння

Бернуллі: встановити характер зміни повного, п'єзометричного та швидкісного натисків при русі рідини в досліджуваному трубопроводі.

Методика досвіду

Лабораторна робота може виконуватися на спеціалізованій установці та універсальному стенді.

У першому випадку в контрольних перерізах експериментальної ділянки при русі рідини, що встановився, вимірюються п'єзометричні і повні напори, у другому - тільки п'єзометричні, з подальшим обчисленням повних напорів.

За дослідними даними будується графік напорів і проводиться аналіз зміни вздовж потоку складових рівняння Бернуллі.

Опис дослідної установки

Принципова схема спеціалізованої установки вивчення рівняння Бернуллі наведено малюнок 2.1. Вона включає напірний резервуар, мірний бак. Експериментальна ділянка - змінного перерізу (плавне…) Універсальний стенд (рисунок 2.2) має таку ж конструктивну схему, його відмінна риса – похило…

Порядок проведення роботи

а) напірний бак заповнюють водою до рівня; б) короткочасним відкриттям вентиля експериментального трубопроводу встановлення… в) у трубопроводі встановлюють витрату рідини, що забезпечує наочність спостережень, та для заданого режиму…

Обробка дослідних даних

p align="justify"> При роботі на спеціалізованій установці за даними вимірювань обчислюють: - середній за час досвіду витрата води Q = W/T, (2.2)

Наводиться аналіз графіка натисків. Дається висновок про характер зміни вздовж повного потоку, п'єзометричного і швидкісного напорів з відповідними поясненнями.

Контрольні питання

1. У чому полягає фізичне значення рівняння Бернуллі?

2. Поясніть поняття геометричного, п'єзометричного та повного натисків?

4. Що показують напірна та п'єзометрична лінії?

5. Чим обумовлений характер зміни вздовж потоку повного, п'єзометричного та швидкісного напорів?

6. За рахунок якої енергії рідини, що рухається, долаються гідравлічні опори?

Лабораторна робота №3

Вивчення режимів руху рідин

Загальні відомості

При русі рідини в трубопроводі (каналі) можливі два режими течії: ламінарний та турбулентний.

Ламінарний режим характеризується шаруватим, упорядкованим рухом, при якому окремі шари рідини переміщуються відносно один одного, не змішуючись між собою. Струмінь фарби, введений у ламінарний потік води, не розмивається навколишнім середовищем і має вигляд натягнутої нитки.

Для турбулентного режиму характерний невпорядкований, хаотичний рух, коли частинки рідини переміщаються по складних траєкторіях, що постійно змінюються. Наявність у турбулентному потоці поперечних складових швидкості зумовлює інтенсивне перемішування рідини. Забарвлена ​​цівка в цьому випадку самостійно існувати не може і розпадається у вигляді завихрень по всьому перерізу труби.

Досвідами встановлено, що режим руху залежить від середньої швидкості u, діаметра труби d, густини рідини r та її абсолютної в'язкості m. Для характеристики режиму прийнято використовувати сукупність цих величин, складених певним чином безрозмірний комплекс – число Рейнольдса

де n = m/r – кінематичний коефіцієнт в'язкості.

Число Рейнольдса, що відповідає переходу ламінарного перебігу до турбулентного, називається критичним і позначається Re кр. Слід підкреслити, що з нестійкості перебігу рідини на межі ламінарного та турбулентного режимів величина Re кр не є строго визначеною. Для циліндричних труб під час руху води з урахуванням умов входу потоку, шорсткості стінок, наявності початкових збурень Re кр =580-2000. У розрахунках зазвичай приймають Re кр»2300.

При Re Re кр - турбулентний.

У більшості технічних додатків, пов'язаних із рухом малов'язких середовищ (вода, повітря, газ, пара), реалізується турбулентний режим – системи водопостачання, вентиляції, газопостачання, теплопостачання. Ламінарний режим має місце у плівкових теплообмінниках (при стіканні конденсатної плівки під впливом сили тяжіння), при фільтрації води в порах грунту, при русі в'язких рідин трубопроводами.

Мета роботи

Візуальними спостереженнями встановити характер руху рідини за різних режимів; засвоїти методику розрахункового визначення режиму тиску; для дослідної установки визначити критичну кількість Рейнольдса.

Опис дослідної установки

Лабораторна установка (рисунок 3.1) включає напірний резервуар, трубопровід (з прозорою ділянкою – для візуального спостереження), посудина з барвником, мірний бак.

Посудина з барвником закріплена за допомогою штатива на стінці напірного резервуара і забезпечена трубкою для подачі барвника в потік води, що рухається в трубопроводі. Витрата визначається регулюючим вентилем і визначається за допомогою мірного бака.

Порядок виконання роботи

а) напірний резервуар заповнюють водою (до рівня зливної труби, а посудину – барвником); б) відкриттям регулюючого вентиля в трубопроводі встановлюють витрату, при… Спостереження за характером руху рідини здійснюють, вводячи в потік барвник.

Обробка дослідних даних

- за температурою води t (С) визначають кінематичний коефіцієнт в'язкості ... n = ; (3.2)

Аналіз результатів. Висновки щодо роботи

Наводиться аналіз візуальних спостережень за характером руху рідини за різних режимів. Відзначається значення критичного числа Рейнольдса для дослідної установки та результати розрахункового визначення режиму.

Контрольні питання

1. Які режими перебігу рідини ви знаєте?

2. Поясніть методику дослідного визначення режиму течії.

3. У чому принципова відмінність турбулентного режиму від ламінарного?

4. Як перебуває режим течії розрахунковим шляхом?

5. Дайте визначення критичного числа Рейнольдса.

6. Наведіть приклади технічних систем (пристроїв), у яких має місце: а) ламінарний режим; б) турбулентний режим.

Лабораторна робота №4

Визначення коефіцієнта гідравлічного

Тертя

Загальні відомості

Потік рідини, що рівномірно рухається в трубі (каналі) втрачає частину енергії внаслідок тертя про поверхню труби, а також внутрішнього тертя в самій рідині. Ці втрати звуться втрат напору по довжині потоку чи втрат напору на тертя.

Відповідно до рівняння Бернуллі втрати напору по довжині горизонтальної труби постійного діаметра

h дл = , (4.1)

де - п'єзометричні натиски в перерізах, що розглядаються.

Досліди показують, що втрати напору по довжині пропорційні безрозмірному коефіцієнту l залежать від довжини l і діаметра d трубопроводу середньої швидкості руху u. Зазначена залежність встановлюється відомою формулою Дарсі-Вейсбаха

h дл = . (4.2)

Коефіцієнт l, що характеризує опір тертя, у загальному випадку залежить від числа Рейнольдса Re та відносної шорсткості стінок труби D/d (тут D - абсолютний розмір виступів шорсткості). Однак вплив цих величин на коефіцієнт l при ламінарному та турбулентному режимах по-різному.

При ламінарному режимі шорсткість не впливає на опір тертя. У цьому випадку l = f(Re) та розрахунок виконують за формулою

l = 64/Re. (4.3)

При турбулентному режимі вплив Re та D/d обумовлено значенням числа Рейнольдса. При порівняно малих Re, як і при ламінарному режимі, коефіцієнт l є функцією лише числа Рейнольдса Re (область гідравлічно гладких труб). Для розрахунку тут можна застосовувати формули Г. Блазіуса при Re£10 5:

l = 0,316/Re 0.25, (4.4)

та формула г.к. Конакова у Re£ 3×10 6:

У діапазоні помірних чисел Рейнольдса l = f(Re,) і добрий збіг із досвідом дає формула А.Д. Альтшуля:

При досить високих значеннях Re (розвинений турбулентний потік) вплив в'язкого тертя несуттєвий і коефіцієнт l = f(D/d) – так звана область цілком шорстких труб. І тут розрахунок можна здійснити за такою формулою Б.Л. Шифрінсона:

Наведені вище та інші відомі емпіричні формули визначення коефіцієнта гідравлічного тертя отримані шляхом обробки експериментальних графіків. Порівнюючи результати обчислення l за цими формулами з досвідченими значеннями, можна оцінити достовірність дослідів, що проводяться.

Мета роботи

Засвоїти методику дослідного визначення коефіцієнта гідравлічного тертя; для умов проведення досвіду встановити залежність коефіцієнта гідравлічного тертя від режиму перебігу рідини та порівняти отримані результати з розрахунками за емпіричними формулами.

Методика досвіду

p align="justify"> Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається непрямим методом з використанням формули Дарсі-Вейсбаха (4.2). При цьому безпосередньо з досвіду знаходять втрати напору h дл - по різниці напорів п'єзометричних на початку і кінці досліджуваного ділянки трубопроводу, і швидкість руху u по витраті рідини Q.

Залежність l = f(Re) встановлюється шляхом проведення дослідів при різних режимах руху рідини та побудови відповідного графіка.

Опис дослідної установки

Лабораторна установка (рисунок 4.1) включає напірний резервуар, експериментальний трубопровід та мірний бак.

Експериментальний трубопровід – горизонтальний, постійного перерізу (l=1,2 м, d=25 мм). На ділянці визначення втрат напору є два ніпелі статичного тиску, які за допомогою гумових шлангів з'єднані з п'єзометрами. За вимірювальною ділянкою змонтовано вентиль для регулювання витрати води.

Порядок проведення роботи

а) напірний резервуар заповнюють водою до рівня; б) короткочасним відкриттям вентиля установку приводять у дію для… в) у трубопроводі встановлюють різні витрати рідини в діапазоні від мінімального до максимального (всього 5-6…).

Обробка дослідних даних

4.6.1 За даними вимірювань обчислюють: - Витрата Q, середню швидкість u, кінематичний коефіцієнт в'язкості n, число Рейнольдса Re (див. лабораторну роботу ...

Аналіз результатів. Висновок по роботі

Контрольні питання

Лабораторна робота №5

Визначення коефіцієнта місцевого

Опір

Загальні відомості

У реальних гідравлічних системах рідина, що рухається, втрачає механічну енергію на прямолінійних ділянках труб, а також в арматурі і фасонних частинах, інших місцевих опорах. Втрати енергії на подолання місцевих опорів (звані місцеві втрати напору) зумовлені частково тертям, але переважно деформацією потоку, відривом його від стінок, виникненням інтенсивних вихрових течій.

Місцеві втрати напору визначають розрахунком за формулою Вейсбаха:

h м = z м (u 2/2g), (5.1)

де z м – коефіцієнт місцевого опору; показує яка частина швидкісного тиску витрачається подолання опору.

Величина z м у загальному випадку залежить від виду місцевого опору та режиму течії. Досвідчені значення коефіцієнта квадратичної області турбулентного режиму наводяться в довідкових таблицях.

Мета роботи

Засвоїти методику дослідного визначення коефіцієнта місцевого опору; визначити досвідченим шляхом коефіцієнт z м для досліджуваного місцевого опору, встановити його залежність від числа Рейнольдса і порівняти отримані дані з табличними.

Методика досвіду

Коефіцієнт місцевого опору визначається непрямим методом із застосуванням залежності (5.1). При цьому місцеві втрати напору hм знаходять…

Опис дослідної установки

Установка для дослідного визначення коефіцієнта місцевого опору (рисунок 5.1) включає напірний резервуар, трубопровід з досліджуваним місцевим опором та мірний бак. На трубопроводі перед місцевим опором та за ним встановлені ніпелі статичного тиску, які за допомогою гумових шлангів з'єднані з п'єзометрами. Для регулювання витрати води є вентиль.

Порядок проведення роботи

а) напірний резервуар заповнюють водою до рівня; б) перевіряють відсутність повітря в п'єзометрах (рівні води в них при закритому…) в трубопроводі встановлюють різні витрати води в діапазоні від мінімального до максимального (всього 5-6…).

Обробка дослідних даних

За даними вимірювань обчислюють: - Середня за час досвіду витрата Q = W / Т і середню швидкість потоку u = Q / w (де w - площа поперечного перерізу ...

Аналіз результатів

Контрольні питання

Що робитимемо з отриманим матеріалом:

Якщо цей матеріал виявився корисним для Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку у соціальних мережах:

У практикумі представлені описи шістнадцяти лабораторних робіт з дисципліни «Гідравліка», кожна з яких включає коротку теорію, методичні вказівки щодо виконання та контрольні питання. Довідковий матеріал винесено у додаток. Словник термінів складається з понять, що використовуються, та їх визначень.

Для студентів, які навчаються за спеціальністю 19060365 «Сервіс транспортних та технологічних машин та обладнання (Автомобільний транспорт)» та 19050062 «Експлуатація транспортних засобів».

ПЕРЕДМОВА

Вивчення гідравліки студентами автотранспортних спеціальностей передбачає проведення певної кількості лабораторних робіт. У цьому збірнику наведено описи лабораторних робіт та методичні вказівки для їх виконання.

Метою лабораторного практикуму є закріплення студентами матеріалу лекційного курсу, розвиток навичок самостійної роботи з приладами при проведенні експериментів, навчання методів визначення параметрів рідини, що рухається, та проведення розрахунків, а також вміння робити висновки на підставі отриманих результатів.

На виконання кожної роботи приділяється 2 години. Оскільки щодо дисципліни частина розділів передана студентам для самостійного вивчення, то методичних вказівках до кожної роботі коротко викладається теоретичний матеріал.

ВСТУП

Гідравлікою називають технічну науку, що вивчає механічні властивості, закони рівноваги та руху рідин. Терміном «рідина» охоплюють як крапельні рідини, що практично стискаються, так і газоподібні або стисливі середовища.

У основі теоретичного підходу лежить принцип безперервності Ейлера, за яким рідина сприймається як сукупність дискретних її матеріальних частинок, бо як континуум, тобто. суцільна або безперервне матеріальне середовище, що допускає необмежену подільність її частинок. Подібний погляд на будову речовини припустимо, якщо розміри обсягів, в яких розглядається явище, що досліджується, досить великі в порівнянні з розмірами молекул і довжиною їх вільного пробігу.

У гідравліці широко користуються експериментальними способами дослідження, що дозволяє виправляти теоретичні висновки, що відхиляються від реальних явищ.

Основними розділами практичної гідравліки є: течія по трубах, витікання рідини з отворів та через насадки, взаємодія потоку з перешкодами, рух у пористих середовищах (фільтрація), а також гідравлічні машини.

ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Тема 1. ВИВЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
РІДИНИ

Мета роботи:освоїти методи вимірювання щільності, теплового розширення, в'язкості та поверхневого натягу рідин.

Загальні відомості

Речовину, що знаходиться в рідкому агрегатному стані (рідкій фазі), називають рідиною. Рідкий агрегатний стан є проміжним між твердим станом, якому притаманні збереження свого об'єму, утворення поверхні, володіння певною міцністю на розрив, і газоподібним, при якому речовина набуває форми судини, де вона укладена. У той самий час рідина має лише їй властивою − плинністю, тобто. здатністю пластично або в'язко деформуватися під дією будь-яких (включаючи як завгодно малі) напруг. Плинність характеризується величиною, зворотної в'язкості.

Основні характеристики рідини – щільність, стисливість, теплове розширення, в'язкість та поверхневий натяг.

Щільністюоднорідної речовини називають відношення маси mрідини до її обсягу W:

ρ = m/ W.

Стисненість- Властивість рідини зменшувати об'єм під дією всебічного тиску. Вона оцінюється коефіцієнтом стисливості  p, Що показує відносне зменшення об'єму рідини Δ W/Wпри підвищенні тиску Δ ρ на одиницю:

βρ = (Δ W/W)/Δ ρ .

Теплове розширення- Властивість рідини змінювати об'єм при нагріванні - характеризується, при постійному тиску, коефіцієнтом об'ємного теплового розширення  T, що дорівнює відносному приросту об'єму Δ W/Wу разі зміни температури  Тна один градус:

β T =(Δ W/W)/Δ T.

Як правило, при нагріванні об'єм рідини збільшується.

В'язкість(Внутрішнє тертя) – властивість текучих тіл чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої. Її оцінюють коефіцієнтом динамічної в'язкості  , що має розмірність Па∙с. Він характеризує опір рідини (газу) усунення її шарів.

Поряд із динамічною в'язкістю в розрахунках часто використовують коефіцієнт кінематичної в'язкостіν, який визначають за формулою

ν = μ /ρ

та вимірюють м 2 /с або стоксами (1 Ст = 1 см 2 /с).

Коефіцієнти динамічної та кінематичної в'язкості визначаються родом рідини, не залежать від швидкості течії, суттєво зменшуються зі зростанням температури.

Поверхневий натяг– термодинамічна характеристика поверхні розділу двох фаз, яка визначається роботою оборотного ізотермічного утворення одиниці площі цієї поверхні. У разі рідкої поверхні розділу поверхневе натяг розглядають як силу, що діє на одиницю довжини контуру поверхні і прагне скоротити поверхню до мінімуму при заданих обсягах фаз. Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу  , Дж/м2 = Н/м. Робота утворення нової поверхні витрачається на подолання сил міжмолекулярного зчеплення (когезії) під час переходу молекул речовини з обсягу тіла поверхневий шар. Рівнодійна міжмолекулярна сила в поверхневому шарі не дорівнює нулю і спрямована всередину тієї фази, в якій сили зчеплення більші. Таким чином, поверхневий натяг є мірою некомпенсованості міжмолекулярних сил у поверхневому (міжфазному) шарі, або надлишку вільної енергії в поверхневому шарі порівняно з вільною енергією в об'ємах фаз.

Значення густини, коефіцієнтів стисливості, об'ємного теплового розширення, кінематичної в'язкості та поверхневого натягу при температурі 20°С наведені в табл. П. 3.1 додатки.

Опис пристрою для вивчення
фізичних властивостей рідини

Пристрій вивчення фізичних властивостей рідини містить 5 приладів, виконаних в одному прозорому корпусі (рис. 1), на якому вказані параметри, необхідні для обробки дослідних даних. Прилади 3-5 починають діяти після перевертання на 180 об. Термометр 1 показує температуру навколишнього середовища та, отже, температуру рідин у всіх приладах.

Рис. 1. Схема пристрою:
1 – термометр; 2 – ареометр; 3 – віскозиметр Стокса;
4 – капілярний віскозиметр; 5 – сталагмометр

1.1. Визначення коефіцієнта
теплового розширення рідини

Термометр 1 (рис. 1) має скляний балон з капіляром, заповнений термометричною рідиною, та шкалу. Принцип його дії ґрунтується на тепловому розширенні рідин. Зміна температури навколишнього середовища призводить до відповідної зміни обсягу термометричної рідини та її рівня у капілярі. Рівень показує на шкалі значення температури.

Коефіцієнт теплового розширення термометричної рідини визначається з урахуванням уявного експерименту. Передбачається, що температура довкілля підвищилася від нижнього (нульового) до верхнього граничного значення термометра і рівень рідини в капілярі збільшився на величину l.

Для визначення коефіцієнта теплового розширення необхідно:

2. Обчислити збільшення обсягу термометричної рідини

Δ W = π r 2 l,

де r– радіус капіляра термометра (зазначений на термометрі).

3. З урахуванням початкового (при 0°С) обсягу термометричної рідини W(значення наведено на термометрі) знайти коефіцієнт теплового розширення β T = (Δ W/W)/Δ Tі порівняти його з довідковим значенням β T* (Табл. П. 3.1). Значення використовуваних величин занести до табл. 1.

Таблиця 1

Вид рідини	r, см	W, см 3	Δ Т, До	l, см	Δ W, см 3	β Т , До -1	β Т * , До -1
Спирт

1.2. Вимірювання щільності рідини ареометром

Ареометр 2 (рис. 1) служить визначення щільності рідини поплавковим методом. Він є пустотілим циліндром з міліметровою шкалою і вантажем в нижній частині. Завдяки вантажу ареометр плаває у досліджуваній рідині у вертикальному положенні. Глибина занурення ареометра є мірою густини рідини і зчитується зі шкали по верхньому краю меніска рідини навколо ареометра. У звичайних ареометрах шкала відградуйована у значеннях густини.

У ході роботи необхідно виконати такі операції:

1. Виміряти глибину занурення hареометра за міліметровою шкалою на ньому.

2. Обчислити густину рідини за формулою

ρ = 4m/(πd 2 h),

де mі d– маса та діаметр ареометра (значення наведені на ареометрі).

Ця формула отримана шляхом прирівнювання сили тяжіння ареометра G = mgта виштовхуючої (архімедової) сили F A = ρ gW, де об'єм зануреної частини ареометра W = hπd 2 /4.

3. Порівняти дослідне значення густини  з довідковим значенням  * (Табл. П. 3.1). Значення використовуваних величин звести у табл. 2.

Таблиця 2

Результати спостережень та розрахунків

Інженерно-фізичний факультет високих технологій Кафедра фізичних методів у прикладних дослідженнях М.В. Вяльдін Методичні вказівки до лабораторного практикуму з гідравліки Навчально-методичний посібник Ульяновськ УДК 532.5 (075.8) ББк 30.123 я73 Друкується за рішенням Вченої ради інженерно-фізичного факультету високих технологій Ульянівського державного університету Рецензенти: Доктор технічних наук, професор кафедри нафтогазової справи та сервісу П.К. Германович Кандидат фізико-математичних наук, доцент кафедри фізичних методів у прикладних дослідженнях Ю.М. Зубків Вяльдін М.В. 99 Методичні вказівки до лабораторного практикуму з гідравліки.- Ульяновськ: УлГУ, 2014. - 48с. Практикум з гідравліки передбачає виконання 9 лабораторних робіт, дві з яких спрямовані на вивчення пристрою та принципу дії двох лабораторних стендів «Гідростатика» та «Гідродинаміка», інші охоплюють практичне визначення гідростатичного тиску, щільності невідомої рідини, сили тиску на горизонтальні та вертикальні стінки гідравлічного опору по довжині труби та на раптовому розширенні; дослідження потоку рідини при витіканні в трубах Вентурі та візуальне спостереження ламінарного та турбулентного режимів перебігу одновимірного потоку рідини. Методичний посібник призначений студентам інженерно-фізичного факультету високих технологій. Ульянівський державний університет, 2014 Вяльдін М.В., 2014 Вступ……………………………………………………………………...4 Вимірювання, похибки вимірювань та подання експериментальних даних……………………………………………………………………………….4 Лабораторна робота №1 Вивчення лабораторного стенду «ГІДРОСТАТИКА ГС» …………………8 Лабораторна робота №2 Визначення гідростатичного тиску …………………………………..11 Лабораторна робота №3 Визначення щільності невідомої рідини …………………………......14 Лабораторна робота №4 Визначення сили тиску рідини на плоскі стінки ………………..17 Лабораторна робота №5 Вивчення лабораторного стенду «ГІДРОДИНАМІКА ГД» ………………21 Лабораторна робота №6 Визначення втрат напору в круглій трубі ………………………………...28 Лабораторна робота №7 Визначення втрат напору на раптовому розширенні ………………….....34 Лабораторна робота №8 Експериментальна побудова діаграм Бернуллі ………………………..39 Лабораторна робота №9 Спостереження режимів перебігу та визначення параметрів потоку. …….43 Вступ Гідравліка як наука є однією з найважливіших у плані практичного застосування знань як на виробництві, так і в побуті, і сучасний інженер повинен знати методи дослідження гідравлічних явищ та діагностики стану трубопроводів. Тому студенти повинні знати пристрій різних вимірювачів тиску, щільності, в'язкості, витрати рідин, а також одиниці виміру цих величин, причому як у системах одиниць виміру в СІ та СГС, так і у позасистемних одиницях виміру. Для розрахунку багатьох досліджуваних величин важливо вміти користуватися Інтернет-ресурсами для пошуку відповідних табличних даних (наприклад, кінематичну в'язкість у багатьох випадках плутають з динамічною в'язкістю, тому що не знають формули зв'язку між цими величинами і відповідно не звертають уваги на одиниці виміру та приставки , Вказані в таблицях). Зняття показань гідравлічних приладів теж становить деякі труднощі: наприклад, показання ротаметрів даються в поділах, а щоб перевести ці показання в систему СІ, необхідно вміти користуватися графіком залежності витрати (поділах) від витрати (літр/годину). При виконанні лабораторних робіт слід пам'ятати, що частина з'єднувальних труб у стенді «Гідростатика» є відкритими, і зміна тиску (надлишкового та вакууметричного) проводити плавно та з урахуванням інерційності рідини. Вимірювання, похибки вимірювань та подання експериментальних даних. У лабораторії гідравліки виробляють прямі та непрямі виміри. Під виміром розуміють порівняння вимірюваної величини з іншою величиною, прийнятою за одиницю виміру. При прямих вимірах (наприклад, температури, тиску та ін) користуються вимірювальними приладами (термометр, манометр), проградуйовані у відповідних одиницях вимірювання. При непрямих вимірах шукана величина визначається з результатів прямих вимірів інших величин, які пов'язані з вимірюваною величиною певною функціональною залежністю (наприклад, P = P 0 + ρgh, ρ = m/V, ρ = P/gh). При вимірі будь-яких величин виконують три послідовні операції: вибір, перевірку та встановлення приладів (у нашому випадку стенди до роботи готує технік-інженер); спостереження показань та його відлік кожному за режиму; обчислення шуканої величини з результатів вимірів та проведення оцінки похибки. Справжнє значення вимірюваної величини точно визначити не можна. Кожен вимір дає значення певної величини X з деякою похибкою ∆X, яка називається абсолютною похибкою. Похибки вимірів бувають: систематичні, випадкові та промахи. Систематичною називають таку похибку, яка залишається постійною чи закономірно змінюється під час проведення повторних вимірів однієї й тієї ж величини. У будь-якому вимірювальному приладі є систематична похибка, яку неможливо усунути, але яку можна врахувати. Випадкові похибки – помилки, поява яких неможливо запобігти. Зазвичай їх враховують при багаторазових вимірах, і вони підпорядковуються статистичним закономірностям. Промахи та грубі похибки це надмірно великі помилки, що явно спотворюють результат виміру. При лабораторному методі вимірів роблять кілька вимірів величини і обчислюють середнє арифметичне отриманих значень, на відміну від технічного методу, в якому допускається одноразове вимір досліджуваної величини. Джерелами похибок можуть бути: засоби вимірювання (інструментальна похибка), спостерігач (похибки відліку), навколишнє середовище (середова похибка), методика вимірювання та техніка обробки результату (похибка математичної обробки). Сумарна похибка ∆Х при прямих вимірах визначається після знаходження випадкової похибки та оцінки систематичної похибки. У найпростіших випадках ∆Х (абсолютна похибка) визначається похибкою вимірювальних приладів. Наприклад, для манометра абсолютна похибка приймається рівною половині ціни найменшого поділу. Ціна поділу визначається ставленням різниці найближчих цифрових значень величин на шкалі приладу до поділів між ними. Щоб оцінити точність непрямих вимірів, визначають спочатку відносну похибку. ε = ∆X/Xср., де ХСР. – середнє арифметичне значень величини, тоді запис результатів вимірювань буде наступним: Х = Хср. ± ∆Х, а ∆Х визначається через відносну похибку ε, яка перебуває за правилом диференціювання. У таблиці 1(див. Додаток) наводяться формули розрахунку відносної похибки величин за функціональними залежностями, що найбільш часто зустрічаються. Наведемо деякі випадки розрахунку відносної похибки непрямих вимірів величини Y: Нехай функція задана виразом Y = A + B, а абсолютні похибки вимірювань ∆A, ∆B, тоді Y +∆Y = (A ± ∆A) + (B ± ∆B), отже, ∆Y = ∆A +∆B, тоді відносна похибка визначатиметься так ∆Y/Y = ∆Y/(A+B) = (∆A +∆B)/(A + B); Якщо Y = A * B, тоді ∆Y/Y = ∆A/A + ∆B/B, або Y = A + B . Якщо розрахункові формули входять константи, наприклад, число π = 3, 14 якісь фізичні постійні величини, наприклад, g = 9,83 м/с 2 , табличні дані, то вони беруться з такою точністю, щоб число значущих цифр після коми в них було на одиницю більше, ніж число значущих цифр значення вимірюваних величин. Приклад розрахунку відносної похибки виміру абсолютного тиску. Вихідна формула: Р = Р 0 + ρgh, отже функціональна залежність аналогічна Y = A + B, тобто. ∆P/P = (∆P 0 +∆(ρgh))/ (P 0 + ρgh), де ∆(pgh) розраховується за прикладом другої функціональної залежності ∆(ρgh)/ρgh = ∆p/p + ∆g/g +∆h/h, звідки ∆(ρgh) = (εp + εh)*ρgh. Правила обчислення похибок та подання експериментальних даних. Оскільки точність обумовленої фізичної величини визначається виміром, а чи не обчисленням, то округлення числового значення результату виміру виробляють до цифри порядку, як і значення похибки. Зайві цифри цілих чисел замінюються нулями, а в десяткових дробів відкидаються. Приклад: (103 221 ± 245) Па - до округлення; (103220 ± 250) Па - після округлення при розрахунку тиску рідини. Якщо замінені нулем або цифри, що відкидаються, менше 5, то цифри, що залишаються, не змінюються. А якщо ця цифра більше 5. То наступні цифри збільшуються на одиницю. Приклад: (846,45 ± 0,13) кг/м 3 – до заокруглення; (846,5 ± 0,1) кг/м 3 – після заокруглення при розрахунку густини невідомої рідини. Якщо замінена нулем або цифра, що відкидається, дорівнює 5 (з наступними нулями), то округлення проводиться так: остання цифра в округлюваному числі залишається без зміни. Якщо вона парна і збільшується на одиницю, якщо непарна. Приклад: (184, 256 ± 0,127) Н - до округлення; (184,26 ± 0,13)Н або (184,3 ± 0,1) – після округлення при розрахунку сили тиску рідини на плоскі горизонтальні та вертикальні стінки. При поданні остаточного результату вимірювань зручно застосовувати запис чисельного значення у вигляді десяткового дробу, помноженого на необхідний ступінь числа 10. Наприклад, при записі значення атмосферного тиску: 101239 Па = 101,239 *10 3 Па =101,24 кПа. У більшості випадків експериментального вивчення гідравлічних явищ доцільно подати отримані залежності у вигляді графіка. Зіставляючи теоретичну криву з експериментальною, виявляють чи узгоджуються результати досвіду з очікуваною величиною. У деяких випадках пропонується накладення експериментальної ділянки графіка на теоретичну криву. При цьому слід врахувати поведінку ділянки кривої саме в межах вимірюваної величини, які відображені на теоретичній кривій. Для зручності обраний масштаб при побудові експериментальної залежності має збігатися з масштабом теоретичної залежності. Наприклад, при накладенні графіка залежності гідравлічного опору від числа Re на графік Муріна, експериментальна ділянка становить лише десяту частку теоретичної кривої (а їх ціла множина на графіку Муріна). Тому правильний збіг експериментальної ділянки з однією з цих кривих дозволить у продовженні цієї кривої визначити еквівалентну відносну шорсткість внутрішньої поверхні труби. Експериментальні точки на міліметровому папері представляють у вигляді хрестиків і криву проводять не по всіх точках, а в межах похибок, щоб вище і нижче цієї кривої кількість точок їх сумарного віддалення від експериментальної лінії було приблизно однаковим. Загальний вигляд експериментальної кривої має бути аналогічним виду теоретичної залежності або виду відповідної частини теоретичної кривої. Лабораторна робота №1 ВИВЧЕННЯ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДУ «ГІДРОСТАТИКА ДС» Мета роботи:вивчити будову та принцип дії лабораторного стенду «Гідростатика»; записати формулу для визначення абсолютного тиску; записати формулу для визначення надлишкового тиску за допомогою батареї п'єзометрів; знати щільність рідин у п'єзометрах; визначити ціну поділу п'єзометрів та манометрів; висловити їх значення у системі СІ. Коротка теорія. Стенд складається з робочого столу 1 (рис.1), закріплених на ньому бака 2 та щита 3 з батарейним мановакуумметром П3. Поруч зі столом закріплений щит настінних п'єзометрів 4. Бак на ¾ заповнений робочою рідиною. За допомогою компресора 5 і пилососа 6, що знаходяться на нижній полиці столу, під кришкою бака може бути створений надлишковий або вакуумметричний тиск. Необхідний режим забезпечується блоком керування 7 і кранами В1 та В2. Тиск повітря в баку реєструється механічними приладами-манометром МН1 та вакуумметром ВН. На лицьовій і бічній стінках бака розташовані фланці, яких через сильфони 8 кріпляться дві випробувані плоскі стінки 9 – вертикальна і горизонтальна. На фланцях закріплені лінійки зі шкалами, що служать визначення переміщення стін. Коліна батарейного мановакуумметра П3 заповнені рідиною (загалом рідини можуть бути різними). Лівий кінець батарейного мановакуумметра наповнений повітрям і з'єднаний з верхньою частиною бака, а правий - відкритий в атмосферу (рис. 2). На настінному щиті п'єзометрів 4 розміщені п'єзометр П1, підключений до заповненої робочої рідини частини бака, і U-подібний мановакуумметр П2, заповнений досліджуваною рідиною з невідомою щільністю. Один кінець мановакуумметра П2 приєднаний до верхньої (повітряної) частини бака, а другий виведений на механічний прилад – манометр МН2. Крани В5 і В3 служать для блокування мановакуумметра П2 при проведенні дослідів на тиск або вакуум, що перевершують межі вимірювання рідинного приладу. Крани В8 та штуцер 10 використовуються для заповнення бака робочою рідиною та випорожнення його. Рис. 1. Лабораторний стенд "Гідростатика ГС". Лабораторний стенд «ГС» призначений для виконання лабораторних робіт № 2.3.4 щодо визначення гідростатичного тиску, щільності невідомої рідини та сили тиску рідини на плоскі вертикальні та горизонтальні стінки. Контрольні питання. Навіщо призначений лабораторний стенд «Гідростатика ГС»? На чому ґрунтується принцип дії стенду? Перерахуйте основні елементи стенду. Які вимірювачі тиску використовуються у стенді? Яка ціна поділу шкали батареї п'єзометрів? Чому дорівнює ціна поділу шкали настінних п'єзометрів? Рис. 2. Гідравлічна схема стенду "Гідростатика ГС". Чому дорівнює ціна поділу механічних манометрів? Виразіть цю величину у системі СІ. Яка рідина налита в батареї п'єзометрів? Вкажіть її густину. Які рідини налиті у настінних п'єзометрах? Вкажіть, чому дорівнює щільність рідини в п'єзометрі П1. Якою рідиною та до якого рівня заповнений бак? Чому? Як визначається надлишковий та мановакууметричний тиск у баку батареєю настільних п'єзометрів? Напишіть формулу. Вкажіть два основних режими стенду. Які пристрої використовуються для створення цих режимів і де вони розташовані? Які методи визначення гідростатичного тиску є найточнішими. Лабораторна робота №2 ВИЗНАЧЕННЯ ГІДРОСТАТИЧНОГО ТИСКУ. Мета роботи - освоєння студентами способів вимірювання гідростатичного, надлишкового та вакуумметричного тисків у двох режимах. Під час підготовки до роботи, у процесі виконання роботи та при обробці результатів дослідів студент повинен: Ознайомитись із різними приладами для вимірювання тиску; Визначити гідростатичний тиск трьома способами двох режимах; Визначити тиск під кришкою бака за показаннями п'єзометра та батарейного мановакуумметра та порівняти їх із показаннями механічного приладу у двох режимах; Визначити абсолютну похибку вимірювання гідростатичного тиску всіма трьома способами всім режимів. Вільнер Я.М., Ковальов Я.Т., Некрасов Б.Б. Довідковий посібник з гідравліки, гідромашин та гідроприводів (Документ) Баканов М.В., Романова В.В., Крюкова Т.П. Бази даних. Системи керування базами даних. Лабораторний практикум (Документ) Гайдукевич І.В., Бородіна Т.А. Економетрики. Лабораторний практикум (Документ) Лукіна І.Г., Зарубін Д.П., Козлова Л.В. Колоїдна хімія. Лабораторний практикум (Документ) Абазін Д.Д. Управління технічними системами. Лабораторний практикум (Документ) Лабораторний практикум за спеціальністю Технічне обслуговування та ремонт обладнання підприємств машинобудування (Лабораторна робота) Шаповалова Є.В. Лабораторний практикум із загальної та неорганічної хімії (Документ) Лобанов Ю.В. Лабораторний практикум з ФОЕ (Документ) Лабораторний практикум – Любива Л.С., Павлова А.І. Лабораторний практикум з геодезії (Лабораторна робота) Горлов Ю.П. Лабораторний практикум із технології теплоізоляційних матеріалів (Документ) Острейковський В.А. Лабораторний практикум з інформатики n1.doc ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ Бійський технологічний інститут (філія) державної освітньої установи вищої професійної освіти «Алтайський державний технічний університет ім. І.І. Повзунова» А.І. Росляков, Л.В. Ломоносова ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ з гідравліки, гідромашин та гідроприводів Методичні рекомендації щодо виконання лабораторних робіт з курсів «Гідравліка», «Гідравліка та гідромашини», «Основи гідравліки та гідроприводу» для студентів спеціальностей: ТМ-151001, ВУАС - 170104, АТ - 190603, АПХП - 240706, МАПП-260601, ТГВ - 270109 Видавництво Алтайського державного технічного університетуім. І.І. Повзунова Рецензент: завідувач кафедри МАХіПП БТІ АлтДТУ Професор Кунічан В.О. Робота підготовлена ​​на кафедрі «Теплогазопостачання та вентиляція, процеси та апарати хімічної технології» Росляков, А.І. Лабораторний практикум з гідравліки, гідромашин та гід- роприводам: методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з курсів «Гідравліка», «Гідравліка та гідромашини», «Основи гідравліки та гідроприводу» для студентів спеціальностей: ТМ –151001, ВУАС – 170104, АТ – 190602, АП ТГВ - 270109 / А.І. Росляков, Л.В. Ломоносова. - Алт. держ. техн. ун-т, БТІ. - Бійськ: Вид-во Алт. держ. техн. ун-ту, 2009. - 137 с. Лабораторний практикум містить опис правил, порядку та методики проведення лабораторних робіт, що ілюструють основні закономірності спокою та руху рідини, а також перелік питань, знання яких необхідне для засвоєння розділів «Основи гідравліки та гідроприводу», «Гідравліка», «Гідравліка та гідромашини» для студентів механічних спеціальностей. ©А.І. Росляков, Л.В. Ломоносова, 2009 © БТІ АлтДТУ, 2009 ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ ГІДРОСТАТИЧНОГО ТИСКУ 6 1.1 Мета роботи: 6 1.3 Теоретичні відомості 6 1.5 Опис установки 9 1.7 Обробка дослідних даних 12 1.8 Контрольні питання 12 2.1 Мета роботи: 15 2.3 Теоретичні відомості 15 2.3.1 Режими руху реальної рідини 15 2.7 Обробка дослідних даних 21 6.2 Підготовка до лабораторної роботи: 56 ВСТУП Для успішного вивчення низки профільних дисциплін студентам багатьох хімічних та механічних спеціальностей необхідно знати основні закони спокою та руху рідин. Надалі їм досить часто доводиться застосовувати знання основ гідравліки інженерного вирішення конкретних завдань. Наприклад, інженери-механіки на підприємствах хімічної та суміжних з нею галузей промисловості розраховують та конструюють всілякі трубопроводи, резервуари та апарати, необхідні для переміщення, зберігання та переробки рідких та газоподібних продуктів, розраховують та регулюють режим роботи насосів; інженери-машинобудівники використовують гідропривід для автоматизації та механізації операцій з обробки деталей, різанням та тиском, складання та пакування виробів, розфасовування та дозування сипких та рідких продуктів. Широко застосовуються гідравлічні машини, гідро- та пневмоприводи та в інших галузях: у водопостачанні та меліорації, металургії та на транспорті, у будівництві та сільському господарстві. Тому в загальноінженерній підготовці студентів більшості хімічних та механічних спеціальностей курс гідравліки має дуже важливе значення. Успішному його освоєнню значною мірою сприяє проходження студентами лабораторного практикуму. Мета практикуму – закріплення теоретичного матеріалу за курсом гідравліки, набуття навичок роботи з контрольно-вимірювальними приладами та іншою дослідницькою апаратурою. Лабораторна робота № 1. ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ ГІДРОСТАТИЧНОГО ТИСКУ (4 ГОДИННИКИ) 1.1 Мета роботи: – визначити дослідним шляхом силу гідростатичного тиску та її центр тиску; - Побудувати епюру гідростатичного тиску. 1.2 Підготовка до лабораторної роботи: - Вивчити матеріал по темі даної роботи в цьому посібнику; – вивчити визначення основних понять та термінів теми Основні терміни та поняття: - Абсолютний спокій; - Вакуум; – гідростатика; - Тиск; - Ідеальна рідина; - надлишковий тиск; - Масові сили; - густина; - Поверхневі сили; - Поверхня рівня; – рівновага; – вільна поверхня; - Центр тиску. 1.3 Теоретичні відомості У гідравліці рідке тіло (рідина) розглядається як суцільне середовище, що складається з окремих матеріальних точок (часток). Однією з основних властивостей рідини є плинність. Плинністьполягає у великій рухливості окремих частинок рідини щодо один одного. Виявляється плинність у цьому, що рідина завжди набуває форми тієї судини, де вона перебуває, і сприймає вплив зосереджених сил. Усі зовнішні та внутрішні сили, що впливають на рідину, безперервно розподілені або за її обсягом (масові сили), або по поверхні ( поверхневі). У результаті дії зовнішніх сил усередині рідини, що покоїться, виникає нормальна напруга, рівна межі, до якої прагне відношення сили до майданчика (рисунок 1.1), на яку вона діє, при прагненні величини майданчика до нуля, тобто. при стягуванні майданчика в крапку Гідростатичний тискназиваються нормальні напруги, що виникають у рідині під дією зовнішніх сил . Воно характеризується двома властивостями: – гідростатичний тиск у точці діє по нормалі до майданчика дії і спрямовано всередину об'єму рідини, що розглядається, тобто є стискальним; – величина тиску у цій точці однакова у всіх напрямах, тобто залежить від кута нахилу майданчика, яку воно діє. Розмір гідростатичного тиску (див. малюнок 1.1) залежить від глибини занурення ( h) точки, що розглядається в об'єм рідини, питомої ваги рідини  і величини тиску в обсязі над вільною поверхнею та підраховується за основним рівнянням гідростатики: , (1.1) де  – питома вага рідини, що дорівнює добутку щільності на прискорення вільного падіння, Н/м 3 . Г Малюнок 1.2 – Епюра гідростатичного тиску рафічне зображення залежності гідростатичного тиску від глибини занурення називається епюрою тиску(Рисунок 1.2). Епюра гідростатичного тиску, що діє на вертикальну плоску стінку, що знаходиться під тиском рідини, що має глибину h, будується в такий спосіб. За початок координат приймається точка перетину рівня поверхні рідини зі стінкою ОА. По горизонтальній осі, що збігається з напрямком гідростатичного тиску, відкладаються у вибраному масштабі надлишкові гідростатичні тиски, а по вертикальній осі – відповідні глибини рідини h. Першу точку беруть на поверхні рідини, де h= 0 та = p а. Другу точку – біля дна, де тиск Отримані точки з'єднують прямою лінією. В результаті одержують епюру надлишкового гідростатичного тиску на вертикальну плоску стінку у вигляді трикутника. Аналогічно будується епюра абсолютного тиску. Однак на практиці більш важливе значення мають сили, що виникають від впливу рідини на різні стінки. Наприклад, сила гідростатичного тиску ( F) рідини на плоску стінку, занурену в рідину (див. рисунок 1.1), дорівнює добутку площі поверхні Sна величину гідростатичного тиску р зна глибині h c занурення центру тяжкості поверхні, що розглядається: Таким чином, результуюча сила складається з двох складових: - сили тиску в обсязі над вільною поверхнею: ; - сили F cвагового тиску на глибині занурення центру тяжіння . Тискр 0 , додане до вільної поверхні, передається всім точкам рідини по всьому об'єму у всіх напрямках без зміни величини(Закон Паскаля), тобто однаково в будь-якій точці об'єму рідини, що розглядається. Тому складова прикладена у центрі тяжкості (точка З) аналізованого майданчика. Навпаки, ваговий тиск (див. формулу (1.1) та малюнок 1.1) прямо пропорційно глибині занурення. Тому точка застосування складової F c(крапка D) знаходитиметься в центрі епюри надлишкового тиску (трикутника), розташованому нижче центру тяжкості майданчика. Величина зміщення точки Dщодо центру ваги визначається за формулою , (1.3) де I з- момент інерції майданчика S щодо осі, що проходить через її центр тяжкості, м 4; h з- Глибина занурення центру тяжкості майданчика, м; S- Площа аналізованого майданчика, м 2 . Точка застосування результуючої сили Fгідростатичного тиску знаходиться між точками Dі C. 1.4 Обладнання, технічні засоби та інструменти Для проведення лабораторної роботи потрібні: - Установка для проведення досвіду; Чи не знайшли відповідь на своє запитання? Подивіться тут Ораторське мистецтво як прообраз публіцистики Цитати про Наполеона - dslinkov — LiveJournal Мені помста Людина на бульдозері зруйнувала місто