Общие сведения. к выполнению лабораторных работ по гидравлике

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по гидравлике

УФА 2008

Методические указания предназначены для студентов III курса факультета землеустройства и лесного хозяйства, механизации и электрификации сельского хозяйства, технологических специальностей пищевых производств. Содержат описания лабораторных работ по гидравлическим измерениям; изучению уравнения Бернулли, режимов движения жидкости, гидравлических сопротивлений. По каждой теме приведены теоретические и практические основы рассматриваемого вопроса (общие положения), описание лабораторной установки, порядок выполнения работы и обработки опытных данных, форма представления результатов.

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства (протокол №2 от 11 ноября 2008 г.)

Составитель: профессор Алмаев Р.А.

Рецензент: доцент Галин Н.М.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой гидравлики профессор Алмаев Р.А.

Лабораторная работа №1

ИЗМЕРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКОСТИ

Общие сведения

В лабораторной практике, а также при выполнении различных технологических процессов, приходится измерять следующие параметры: уровень, давление и расход жидкости.

Измерение уровня.Простейшим прибором является стеклянная трубка, соединенная с нижним концом с открытым резервуаром, в котором определяется уровень. В трубке и резервуаре, как в сообщающихся сосудах, положение уровня жидкости будет одинаковым.

Широкое применение получили поплавковые уровнемеры (в топливных баках, групповых автопоилках, различных технологических резервуарах). Рабочий орган прибора – поплавок - следует за измерением уровня жидкости, и соответственно меняются показания по шкале. Механическое перемещение поплавка (первичного датчика) вверх-вниз может быть преобразовано в электрический сигнал посредством реостата или катушки индуктивности и зафиксировано вторичным прибором. В этом случае возможна дистанционная передача показаний.

Из приоров, основанных на косвенных методах определения искомой величины, наибольший практический интерес представляет емкостный уровнемер. В нем в качестве датчика используется металлический электрод, покрытый тонким слоем изоляции из пластмассы. Система электрод-жидкость-резервуар при подключении тока образует конденсатор, емкость которого зависит от уровня жидкости. К недостаткам емкостных датчиков относят значительную зависимость показаний от состояния изоляции электрода.

Измерение давления. По назначению различат приборы для измерения атмосферного давления (барометры), избыточного давления (манометры – при р_изб > 0 и вакуумметры - при р_изб < 0), разности давлений в двух точках (дифференциальные манометры).

По принципу действия различают приоры жидкостные и плунжерные.

В жидкостных приборах измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости, высота которого служит мерой давления. Отличается простотой конструкции пьезометр, представляющий собой вертикальную стеклянную трубку, соединенную нижним концом с местом измерения давления (рис.1.1а).

а) б)

Рисунок 1.1 Жидкостные приборы:

а) пьезометр;

б) U – образная трубка

Величина давления в точке подключения определяется по высоте h подъема жидкости в пьезометре: р=rgh, где r - плотность жидкости.

Пьезометры удобны для измерения небольших избыточных давлений – порядка 0,1-0,2 ат. Функционально шире возможности у двухтрубных U – образных приборов (рис.1.1б), которые используются в качестве манометров, вакуумметров и дифференциальных манометров. Стеклянную трубку прибора можно заполнить более тяжелой жидкостью (например, ртутью). Жидкостные приборы имеют относительно высокую точность, применяются для технических измерений, а также градуировки и проверки других типов приборов.

В пружинных приборах измеряемое давление воспринимает упругий элемент (трубчатая пружина, мембрана, сильфон), деформация которого служит мерой давления. Широко распространены приборы с трубчатыми пружинами. В таком приборе нижний открытый конец трубки овального сечения (рис.1.2а) жестко закреплен в корпусе, а верхний (закрытый) конец свободен в пространстве.

Под действием давления среды трубка стремится разогнуться (если р>р_ат) или, наоборот, еще более согнуться (если 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.

а) б)

в)

Рисунок 1.2 Пружинные приборы:

а) с трубчатой пружиной;

б) сильфонный; в) мембранный