Файл: Определение гидростатического давления.doc

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

Факультет полиграфической техники и технологии

Кафедра "Материаловедение"

Дисциплина "Перенос энергии и массы, основы теплотехники и аэрогидродинамики"


Отчет

по учебно-исследовательской (лабораторной) работе №1

Тема: Определение гидростатического давления.

Выполнила: студентка -
3 курса очной-заочной формы обучения,

Дата выполнения:

«30» марта 2009 года


Москва 2009

Введение

Для выполнения лабораторной работы № 1, предварительно изучив теоретическую часть, определили ее основные цели и сформулировали их. Зная цели, мы сформулировали задачи, по достижению которых мы сможем добиться поставленных целей. Зная как должно проходить исследование, мы обосновываем методы исследования. Рассчитали необходимые параметры, все расчеты поместили в приложение к лабораторной работе, чтобы не загромождать описание результатов. Занесли данные, полученные в ходе измерений и расчетов в таблицу. Сделали выводы по проделанной работе.

Цель (цели) работы

1. 
   Определить цену деления стрелочного манометра в атмосферах, Н/м², Па, мм.рт.ст, учитывая, что манометр имеет 100 элементарных делений.
   
2. 
   Определить плотность второй жидкости, считая, что в левом дифференциальном пьезометре – вода.
   

Задачи (этапы) исследования

1. 
   С помощью насоса создать давление.
   
2. 
   Зафиксировать показания манометра.
   
3. 
   Снять показания левого и правого пьезометра с помощью линейки.
   
4. 
   Вычислить давление по высоте водяного столба левого пьезометра, вычислить цену деления стрелочного манометра.
   
5. 
   Вычислить плотность жидкости правого пьезометра.
   
6. 
   Привести установку в исходное состояние, выполнить действия по пп.1-5 не менее 3-х раз.
   
7. 
   Вычислить среднее значение всех параметров.
   

---

Объект (объекты) исследования (краткая характеристика)

Виртуальная установка для определения гидростатического давления.

Разработчик: Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, кафедра ПиАПП.

Метод (методы) исследования (краткая характеристика)

Пуски лабораторной установки, измерение значений наблюдаемых параметров, расчет вычисляемых параметров.

Результаты и их обсуждение

Выполняем поэтапно задачи исследования 1-3. С помощью насоса в ограниченном объеме создается соответствующее давление, которое фиксируется манометром, а также двумя дифференциальными пьезометрами, заполненными: левый - водой, правый - жидкостью неизвестной плотности (рис.1). Определяем значения следующих параметров: количество единиц манометра, высоту столба жидкости в левом и правом дифференциальных пьезометрах, и занесли их в Таблицу 1 «Результаты измерений и расчетов». Приступаем к вычислению давления по высоте водяного столба левого пьезометра и вычислению цены деления стрелочного манометра. (См. Приложение П.1). Заносом полученные данные в Табл. №1. Теперь зная цену деления манометра, вычисляем плотность жидкости правого пьезометра (расчеты приведены в Приложении П.2), используя зависимость давления от плотности:

P=р/(h_E*g)

Заносим полученные результаты в Табл. №1.

Приводим установку в исходное состояние и повторяем действия по задачам 1-5 3 раза (Расчеты см. Приложение П.1, П.2). Затем находим среднее всех рассчитанных параметров (См. Приложение П.3). Заносим измерения в Табл.1.


Рисунок 1. Схема виртуальной лабораторной установки для определения гидростатического давления

Номер опыта	Манометр, единиц	Δhв, м	Δhн, м	ρн, кг/м3	Цена деления манометра
					Н/м2	Атм.	Па	мм.рт.ст
1	24	29	12	413,79	4905	0,05	4905*103	36,75
2	52	62	24	387,098	4527,71	0,046154	4527,71*103	33,92
3	80	96	37	385,417	4537,125	0,04625	4537,125*103	33,99
Среднее значение				395,435	4656,612	0,047468	4656,612*103	34,88667

---

Таблица 1. Результаты измерений и расчетов

Выводы

В ходе проведенной лабораторной работы мы установили цену деления стрелочного манометра в атмосферах, Н/м², Па, мм.рт.ст.: 1деление=0,047468 атм=4656,612 Н/м2=4656,612 *10³ Па=34,88667 мм.рт.ст. На основе расчетов цены деления и того, что в левом пьезометре вода, рассчитали плотность жидкости находящейся в правом пьезометре P=0,395435 *10³ кг/м3. В ходе выполнения работы изучили способ измерения плотности неизвестной жидкости с помощью дифференциального пьезометра, заполненного водой.

Список использованных источников

1. 
   А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 2000, 750 стр.
   

Приложение

П 1. Вычисление давления по высоте водяного столба левого пьезометра и вычисление цены деления стрелочного манометра.

Высота жидкости в пьезометре измеряется по следующей формуле:

h=p_изб/pg

Для измерения давления, равного одной атмосфере (9,81.10⁴ Па), потребуется пьезометр с высотой трубки, заполняемой водой (плотность воды 1000 кг/м³ при температуре t=20 ^oC):

h=9,81.10⁴/(1000*9,81)=10м

Давление в одну атмосферу можно выразить через другие единицы измерений:

1 атмосфера техническая (1 am) = 735,6 мм.рт.ст. = 10 м.вод.ст. = 1 кгс/см2 = 10 000 кгс/м2 = 98 100 н/м2 (Па).

Используя зависимость, вычисляем цену деления манометра ((3) на Рис.1). Для этого составляем пропорцию.

I. Устанавливаем сколько атмосфер соответствует измеренной высоте водного столба h_H=12 м;24 м; 37 м.

1) 1 атм - 10 м вод.ст.

Х атм - h_H=12 м

Х1=(12*1)/10=1,2 атм=117720 н/м2(Па)=882 мм.рт.ст.

2) Х2=(24*1)/10=2,4 атм=235440 н/м2(Па)=1765 мм.рт.ст.

3) Х3=(37*1)/10=3,7 атм=362970 н/м2(Па)=2721 мм.рт.ст.

II. Устанавливаем сколько укладывается атм, Н/м2 (Па) и мм.рт.ст. в одном делении манометра, т.е. определим цену деления манометра (обозначим ее буквой а) и находим среднее значение. Заносим результаты в табл.1.

1. 
   а1=1,2/24=0,05 атм=4905 Н/м2=4905*10³(Па)=36,75 мм.рт.ст.;
   
2. 
   а2=2,4/52=0,046154 атм=4527,71 Н/м2=4527,71 *10³ (Па)=33,92 мм.рт.ст.;
   
3. 
   а3=3,7/80=0,04625 атм=4537,125 Н/м2=4537,125 *10³ (Па)=33,99 мм.рт.ст.;
   

---

Заносим результаты в Табл. №1.

П 2. Вычисление плотности жидкости правого пьезометра

Зная цену деления теперь можно определить плотность неизвестного вещества в правом пьезометре.

P=р/(h_E*g)

Имеем:

Р1=24*4905 Н/м2=117720 Н/м2,

Р2=52*4527,71 Н/м2=235440,92 Н/м2,

Р3=80*4537,125 Н/м2=362970 Н/м2,

g=9,81 м/с2,

h_Е1=29 м,

h_Е1=62 м,

h_Е1=96 м

Получаем

P₁=117720/(29*9,81)=413,79 кг/м3,

P₂=235440,92 /(62*9,81)=387,098 кг/м3,

P₃=362970/(96*9,81)= 385,417 кг/м3.

Заносим полученные данные в табл.1

П 3. Расчет средних значений рассчитанных параметров.

I.Рассчитываем средние значения параметров для цены деления:

атм_ср=(0,05+0,046154+0,04625)/3=0,047468 атм.

Н/м2_ср=(4905+4527,71+4537,125)/3=4656,612 Н/м2;

Па_ср=(4905*10³+4527,71*10³+4537,125*10³)/3=4656,612 *10³ Па;

мм.рт.ст._ср=(36,75+33,92+33,99)/3=34,88667 мм.рт.ст.

P_ср=(413,79+387,098+385,417)/3=395,435 кг/м3=0,395435*10³ кг/м3

Заносим значения в Таблицу № 1 «Результаты измерений и расчетов».

---