ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ НЕИЗВЕСТНОЙ ЖИДКОСТИ

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, ρ_ж - плотности рабочей жидкости в баке, жидкости в батарейном мановакуумметре ПЗ и неизвестной жидкости соответственно;

р^Еабс, р^Бм(в) - давление в баке абсолютное, манометрическое (вакуумметрическое);

hⁱ_л - уровень жидкости в левой трубке i-того колена;

h^п_л - уровень жидкости в правой трубке i-того колена;

Δh_i – 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 Н_о 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»;

1. Включить тумблер «Сеть»;
2. Установить тумблер «Режимы» в положение «Нагнетание»;
3. Нажать кнопку «Пуск» и установить по показаниям пьезометра П1 необходимое давление;
4. 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 р_м, вакуумметрического р_в и абсолютного р_абс давлений под крышкой бака по показаниям пьезометра П1 и батарейного мановакуумметра ПЗ для двух режимов;

2. Рассчитать значения р_м, р_в и р_абс 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 Δh_M(B) - показания жидкостного мановакуумметра; р_M(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 р^U механического прибора МН2 и давления р^Б 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:

ΔW_Б=ΔW_П ; ΔW_Б=S_Б ^·Δ1 ; ΔW_П = (π·d²/4)· ΔH,

где ΔW_Б -уменьшение (увеличение) объема жидкости в баке; ΔW_П - увеличение (уменьшение) объема жидкости в пьезометре; S_Б - 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

По результатам исследования сформулировать выводы.