ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕИЗВЕСТНОЙ ЖИДКОСТИ
Цель работы:
- приобретение навыков определения плотности неизвестной жидкости по показаниям жидкостных и механического приборов.
Оборудование:
лабораторным стендом «Гидростатика ГС»;
Обозначения:
П1 – жидкостный прибор (пьезометр);
Н0 – уровни рабочей жидкости в П1 при атмосферном давлении;
H1 – уровни рабочей жидкости в П1 после установления режима;
ΔН = H1 – Н0 – разница уровней жидкостей H1 и Н0.
П2 – U-образный мановакуумметр;
h1, h2- уровни неизвестной жидкости в левой и правой трубках П2;
Δh = h1 - h2 – разница h1 и h2;
ПЗ – батарейный мановакуумметр;
ρ1, ρ3, ρж - плотности рабочей жидкости в баке, жидкости в батарейном мановакуумметре ПЗ и неизвестной жидкости соответственно;
рЕабс, рБм(в) - давление в баке абсолютное, манометрическое (вакуумметрическое);
hiл - уровень жидкости в левой трубке i -того колена;
hпл - уровень жидкости в правой трубке i-того колена;
Δ hi – перепад жидкости в i -том колене;
|
|
МН1 – механический прибор (манометр);
ВН – механический прибор (вакуумметр);
Индексы:
i - номер колена батарейного мановакуумметра;
(д0) - начальный уровень жидкости в соответствующей трубке при атмосферном давлении под крышкой бака;
(после) - уровень жидкости в соответствующей трубке после установления под крышкой бака необходимого режима;
Порядок выполнения работы одновременно с лабораторной работой №1.
Сбросить давление под крышкой бака до атмосферного;
Открыть кран В5 (кран ВЗ также должен быть открыт);
Записать показания Но пьезометра П1, соответствующие уровню свободной поверхности жидкости в баке при атмосферном давлении;
С помощью компрессора установить в баке режим избыточного давления. При этом кран 5 – открыт. Необходимо проделать следующие операции:
1. На пульте управления закрыть кран В2 «Разрежение»; открыть кран В1 «Нагнетание»;
- Включить тумблер «Сеть»;
- Установить тумблер «Режимы» в положение «Нагнетание»;
- Нажать кнопку «Пуск» и установить по показаниям пьезометра П1 необходимое давление;
- Отпустить кнопку «Пуск» и перекрыть кран «Нагнетание»;
Внимание!
Необходимо следить, чтобы испытуемая жидкость не доходила до высшей точки левого колена П2;
Необходимо также контролировать положение рабочей жидкости в левом канале пьезометра П1, так как испытуемая жидкость может иметь плотность большую, чем плотность рабочей жидкости.
4. Зафиксировать показания h1 и h2 U - образного мановакуумметра П2 и занести их в таблицу для записи результатов опытов лабораторной работы № 2 (таблицу 3).
Порядок выполнения работы по определению плотности жидкости с использованием механических приборов.
|
|
Конструкция пьезометрического щита 4 и пьезометров П1 и П2 такова (см. рис. 2.1), что при возможных реализуемых режимах (манометрическом и вакуумметрическом) перепад Δh в пьезометре П2 всегда меньше перепада ΔН в пьезометре П1 (если только плотность неизвестной жидкости не окажется много меньшей, чем плотность рабочей жидкости). Для расширения диапазона рабочих давлений до предусмотренных конструкцией пьезометра П1 с одновременным определением плотности неизвестной жидкости предусмотрена возможность «поднапоривания» левой трубки U-образного мановакуумметра П2 с из мерением давления в этой трубке с помощью механического прибора - манометра МН2. Для выполнения работы необходимо:
1. открыть кран В5; закрыть кран ВЗ;
2. установить необходимый режим, соблюдая особые меры предосторожности при выполнении п.п.2.3.2 и 2.3.7 п.2.3;
3. записать показания мановакуумметра П2 и показания механического прибора МН2 в табл.3.
Обработка результатов экспериментов в лабораторных работах №№ 1 и 2.
1. Составить расчетные формулы для определения манометрического рм, вакуумметрического рв и абсолютного рабс давлений под крышкой бака по показаниям пьезометра П1 и батарейного мановакуумметра ПЗ для двух режимов;
2. Рассчитать значения рм, рв и рабс по показаниям жидкостных приборов;
3. Сравнить рассчитанные значения с показаниями механического прибора;
4. Рассчитать плотность неизвестной жидкости по показаниям жидкостных приборов (при открытом кране ВЗ) или по показаниям манометра МН2 (при закрытом кране ВЗ):
где ΔhM(B) - показания жидкостного мановакуумметра; рM(B) - давление, рассчитанное по показаниям жидкостных приборов (при открытом кране ВЗ). В случае работы при закрытом кране ВЗ это давление определяется разностью давления по показаниям рU механического прибора МН2 и давления рБ в баке, определяемого либо по жидкостным приборам, либо по показаниям механического прибора МН1:
Оценить абсолютную и относительную погрешности измерения давлений, рассчитанных по показаниям пьезометра Ш, возникающую из-за неучета опускания (подъема) уровня рабочей жидкости в баке.
Изменение уровня в баке может быть оценено из уравнения баланса объемов жидкости в баке и в пьезометре:
ΔWБ=ΔWП; ΔWБ=SБ ·Δ1; ΔWП = (π·d2/4)· ΔH,
где ΔWБ -уменьшение (увеличение) объема жидкости в баке; ΔWП - увеличение (уменьшение) объема жидкости в пьезометре; SБ - площадь сечения бака; Δ1 - величина опускания (подъема) уровня; d - внутренний диаметр трубки пьезометра П1; ΔН - подъем (опускание) уровня жидкости
в пьезометре.
По результатам исследования заполнить таблицу 3.
Таблица 3. Измерение давления U-образного мановакуумметра П2 и механическими приборами МН1 и МН2
№ опыта | Режим | Показание пьезометра П2, м | Давление под крышкой бака | Плотность жидкости r | |||||
h1 | h2 | ∆h= h2- h1 | Избыточное | ||||||
Расчетное по показаниям пьезометра, Па | Измеренное меха-ническим прибором, кгс/см2 | ||||||||
из прил. 2 | из прил. 3 | МН1 | МН2 | ||||||
1. | Нагнетание рабс > ра | ||||||||
2. | Разрежение рабс < ра |
По результатам исследования сформулировать выводы.