Дослідження фізичних властивостей рідин

Зміст

Вступ.........................................................................................
Лабораторна робота №1 Дослідження фізичних властивостей рідин....................................................................................
Лабораторна робота №2 Основні прилади для вимірювання тиску та вакууму................................................................
Лабораторна робота № 3 Практичне використання основного рівняння гідростатики.....................................................
Лабораторна робота № 4 Дослідження режимів течії рідини................................................................................................
Лабораторна робота № 5 Визначення коефіцієнта гідравлічного опору при течії рідини в трубах................................
Лабораторна робота № 6 Визначення коефіцієнтів місцевих опорів..................................................................................
Лабораторна робота № 7 Дослідження процесу витікання рідини з посудин через отвори і насадки при постійному напорі………………………………………………………….
Лабораторна робота № 8 Газодинамічний аналіз екологічних проблем...............................................................................
Лабораторна робота № 9 Дослідження двофазних потоків
Лабораторна робота № 10 Дослідження фільтрації рідин та газів............................................................................................
Лабораторна робота № 11 Дослідження факторів, які впливають на технічний ризик................................................
Лабораторна робота № 12 Прогнозування екологічного ризику при експлуатації трубопроводів.................................
Перелік рекомендованих джерел..........................

ВСТУП

 

Лабораторний практикум складено на основі програми дисциплін „ Аеро- та гідродинаміка полютантів” та „Гідрогазодинаміка”, які читаються для бакалаврів напрямку підготовки „Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”, „Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” стаціонарної та заочної форм навчання.

При цьому охоплені такі теми: фізичні властивості рідин, гідростатичний тиск та його властивості, дослідження режимів течії, визначення коефіцієнта гідравлічного тертя та місцевого опору, дослідження процесу витікання рідин із отворів та насадок, закони руху газів, особливості двофазної течії, фільтрація рідин та газів, прогнозування ризиків небезпеки під час експлуатації нафтогазопроводів.

Перелік лабораторних робіт для бакалаврів напрямку підготовки „Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування” та „Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” наведений в таблиці 1.

В методичних вказівках для виконання лабораторних робіт охоплені розділи гідростатики, гідродинаміки, аеродинаміки, фільтрації рідин і газів, прогнозування ризиків небезпеки під час експлуатації трубопроводів.

Наведені лабораторні роботи сприяють глибшому засвоєнню законів та основних рівнянь гідрогазодинаміки та їх застосуванню на практиці.

У лабораторному практикумі особлива увага приділяється елементам статистичної обробки результатів експериментів, а саме: метод раціонального планування, який базується на побудові комбінаційного квадрата. При статистичній обробці результатів експериментів використовується кореляційний та регресійний аналізи.

При виконанні лабораторних робіт використовуються такі комп’ютерні програми: „Fluid Mechanics”, „Vytik” .

 

 

Таблиця 1 - Перелік лабораторних робіт

 

Теми лабораторних робіт	Кількість годин, які відводяться на виконання лабораторних робіт	Перелік рекомендованих джерел
Аеро- та гідродина- міка полютантів	Гідрогазодинаміка
Дослідження фізичних властивостей рідин			1,3
Основні прилади для вимірювання тиску та вакууму			1,3,5
Практичне використання основного рівняння гідростатики			1,3
Дослідження режимів течії рідини			1,3,4,5
Визначення коефіцієнта гідравлічного опору при русі рідини в трубах.			1,3,4,5
Визначення коефіцієнтів місцевих опорів			1,3,4,5
Дослідження процесу витікання рідин через отвори і насадки			1,3,4,5
Газодинамічний аналіз екологічних проблем.
Дослідження двофазних потоків.
Дослідження фільтрації рідин та газів.
Дослідження факторів які впливають на технічний ризик
Прогнозування екологічного ризику при експлуатації нафтопроводів
Разом

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Мета роботи

Ознайомитися з призначенням, принципом роботи та використанням приладів для вимірювання тиску та вакууму в рідинах і газах.

Класифікація манометрів

Всі прилади для вимірювання тиску та вакууму можна поділити на ряд груп за такими ознаками:

2.2.1 За вимірюваною величиною:

- барометри – для вимірювання атмосферного тиску;

- п’єзометри, манометри – для вимірювання надлишкового тиску;

- вакуумметри – для вимірювання розрідження (вакууму);

- мановакуумметри – для вимірювання вакууму і надлишкового тиску;

- диференціальні манометри – для вимірювання різниці тисків.

2.2.2 За принципом дії:

- рідинні, в яких тиск врівноважується стовпом рідини;

- поршневі, в яких вимірюваний тиск, що діє на одну сторону поршня, врівноважується силою, яка прикладена з протилежного боку. Зрівноважуюча сила утворюється набором ваг;

- пружинні, в яких вимірюваний тиск деформує різного роду пружини. Величина деформації, збільшена передавальним механізмом і перетворена в переміщення показуючої стрілки вздовж шкали, є мірою тиску;

- електричні, засновані на властивостях деяких матеріалів змінювати провідність із зміною тиску (манганін, вугільні пластинки тощо). В кварці, турмаліні, сегнетовій солі під дією сили тиску, виникає електричний струм (п’єзоелектричний ефект). Електричний струм через підсилювач вимірюється вторинним приладом зі шкалою градуйованою в одиницях тиску;

- комбіновані, принцип дії яких має змішаний характер (пружинно-електричні, пружинно-поршневі, рідинно-електричні та інші).

2.2.3 За конструктивним виконанням:

- рідинні: п’єзометри, U -подібні манометри, диференціальні манометри, похилі, чашоподібні, поплавкові тощо;

- поршневі: з простим і диференціальним поршнем;

- пружинні: трубчаті, гелікоїдні, мембранні, сильфонні (анероїдні) тощо;

- електричні: опору, п’єзоелектричні.

2.2.4 За способом відліку:

- показуючі;

- реєструючі;

- показуючі з дистанційною електричною або пневматичною передачею інформації.

2.2.5 За призначенням:

- взірцеві, якими користуються тільки для перевірки інших, менш точних манометрів (з класом точності менше 0,6);

- технічні, якими користуються безпосередньо для вимірів (з класом точності 0,6 і більше).

Клас точності приладів

Клас точності – це допустима похибка, виражена у відсотках від діапазону шкали приладу

, (2.1)

деD p_max – максимально допустима абсолютна похибка при –ладу,
p_в і p_н – відповідно верхня і нижня величина шкали, Па.

З метою встановлення єдиного критерію оцінки похибки вимірювання, а також полегшення вибору приладу відповідно з точністю вимірювання встановлюється певний ряд діапазонів шкали приладів і класів точності.

Для приладів, які вимірюють тиск і вакуум ряд діапазонів шкали приладу складає: 0,06; 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4; 6; …; 160 МПа, тобто збільшується на один, два і більше порядків. Причому для манометрів шкала починається з нуля, а для вакуумметрів і мановакуумметрів – з –0,1 МПа. В останніх 0-шкали знаходиться між межею вимірювання розрідження і надлишкового тиску.

Пружинні манометри серійно виготовляються з класами точності: взірцеві (0,16; 0,25; 0,4), технічні для точних вимірювань (0,6; 1,0) і для звичайних вимірювань (1,5; 2,5; 4,0).

Клас точності 1,5 для манометра означає, що абсолютна похибка приладу не повинна перевищувати 1,5 % від межі вимірюваного тиску. Якщо манометри, які мають інтервал вимірювальної шкали від 0 до 100 кПа за точностю відносяться до класу точності 1,5, то максимальна абсолютна похибка цього манометру дорівнює ±1,5 кПа.

Відносна допустима похибка вимірювань при показах приладу p визначається як

, (2.2)

Вибір класу точності залежить від заданої точності вимірювання. Не слід вибирати прилад занадто високої точності для тих вимірювань, де це не виправдано поставленими вимогами. Для більшості промислових вимірювань використовують прилади класів точності 1. Для наукових експериментів вибирають взірцеві манометри.

2.4 Деякі правила вибору та використання пружинних манометрів, мановакуумметрів, вакуумметрів

Практичне завдання

З натури намалювати шкалу приладу для вимірювання тиску чи вакууму. Написати його назву, призначення, верхнє і нижнє значення шкали. Визначити ціну поділки, клас точності, абсолютну максимальну похибку, відносну похибку при показах приладу, які відповідають 30, 50, 70,

100 % шкали приладу.

Що являє собою п'єзометр?

2.6.3 Як виміряти тиск U -подібним манометром і вакуумметром?

Мета роботи

Вивчення характеру течії рідини при ламінарному і турбулентному режимах. Визначення за результатами дослідів числа Рейнольдса і відповідності критичного його значення характеру течії.

Основні положення

Існують два режими течії рідини – ламінарний і турбулентний.

Ламінарним вважається режим, при якому частинки рідини в потоці рухаються прямолінійно або по траєкторіях, що плавно змінюються.

Турбулентний є режим, при якому лінійність течії рідини порушується, з’являється пульсація швидкостей (зміна вектора швидкості частинки в часі), яка викликає більш або менш інтенсивне перемішування частинок в потоці, їх хаотичний рух.

Характеристикою режимів течії служить безрозмірне число Рейнольдса

, (4.1)

де u – середня швидкість потоку; l – лінійна характеристика потоку; n – кінематичний коефіцієнт в’язкості.

Для труб число Рейнольдса

,

де d – внутрішній діаметр.

Середнє значення критичного числа Рейнольдса 2320 відповідає переходу ламінарного режиму течії рідини в трубах в турбулентний. Ламінарний режим буде усталеним при Re < Re_кр.

Турбулентний режим усталений при числах Рейнольдса більших Re_кр.

Опис установки

 

Рисунок 4.1 – Схема установки

Установка для візуального спостереження режиму течії світлих рідин (Рисунок 4.1) складається із прямокутного відкритого резервуара 1, підвідного трубопроводу 2, зливного трубопроводу, який забезпечує сталий рівень рідини в напірному резервуарі. З напірного резервуара рідина поступає в скляну трубку 4, а при відкритті вентиля 3 ‑ мензурку 5 і зливну лінію. Витрата рідини регулюється вентилем 3. Над напірним резервуаром закріплена посудина 6 з тонкою скляною трубочкою 8, відкритий кінець якої загнутий під кутом 90° і встановлений по осі трубки 4. В посудину наливається розчин анілінової фарби або чорнила. Кран 7 служить для регулювання подачі фарби.

Хід виконання досліду

Визначаємо витрату рідини

, (4.2)

де V – об'єм рідини в мензурці; t – час заповнення даного об'єму.

Мета роботи

Визначення дослідним шляхом коефіцієнтів гідравлічного опору в трубопроводі при різних режимах течії рідини, їх порівняння з теоретичними величинами.

Хід виконання досліду

Визначається шорсткість труби, приймаючи, що при повністю відкритому вентилі 7 режим руху турбулентний в зоні змішаного закону тертя. При відомому значенні коефіцієнта гідравлічного опору, визначеному експериментально (при максимальній витраті), визначається абсолютна шорсткість за допомогою формули Альтшуля і порівнюються зони турбулентного режиму, для визначення яких використовувалася шорсткість, задана в роботі для даного матеріалу труб, і шорсткість, визначена експериментально.

Мета роботи

Визначення дослідним шляхом значення коефіцієнтів місцевих опорів в напірному трубопроводі, порівняння одержаних значень з даними, які рекомендуються в довідниках для квадратичної зони опору. Оцінка впливу числа Рейнольдса на величину коефіцієнтів місцевих опорів при ламінарному режимі течії рідини.

Основні положення

Вузли трубопровідних систем, які викликають зміну форми, розмірів і напрямку потоку, називаються місцевими опорами, а втрати енергії на них ‑ місцевими втратами.

Місцеві опори поділяються на прості і складні. До простих відносяться: раптові і плавні (дифузори) розширення, раптові і плавні (конфузори) звуження, плавні (відводи) і різкі (коліна) повороти трубопроводів. Складні опори – це комбінація простих. При русі в'язкої рідини через місцеві опори змінюється поле швидкостей потоку, спостерігається звуження і відрив потоку від стінок каналу, утворюються зони, заповнені великими і дрібними вихрами.

Вихровий рух посилює процес дисипації енергії, завдяки чому втрати в місцевих опорах можуть набагато переважати втрати по довжині на дільниці такої довжини, що і місцевий опір. Степінь деформації потоку, величина і інтенсивність вихорів істотно залежать від режиму руху рідини, тобто від числа Рейнольдса.

Втрати енергії, які віднесені до одиниці ваги рідини, обраховують за формулою Вейсбаха

, (6.1)

де ‑ коефіцієнт втрат на місцевому опорі,який вказує, яка частина швидкісного напору губиться на місцевому опорі; u ‑ середня швидкість рідини в перерізі трубопроводу за місцевим опором.

Коефіцієнт місцевих втрат при турбулентному режимі в зоні квадратичного опору залежить від конструктивних особливостей місцевого опору і в більшості випадків визначається експериментально.

Для випадку раптового розширення формула втрат напору, одержана теоретично з деякими допущеннями, має вигляд

, (6.2)

де u ₁ ‑ швидкість в потоці на дільниці до розширення; u ₂ – те ж після розширення.

На основі формули (11.2) може бути одержаний вираз для визначення коефіцієнта раптового розширення

, (6.3)

де , ‑ діаметр труб до і після розширення.

При ламінарному режимі коефіцієнти опорів залежать не лише від геометричної форми вузла, а й від числа Рейнольдса. Ця залежність представлена в виді

, (6.4)

де А, В ‑ сталі для даного місцевого опору.

Втрати напору в місцевому опорі, який розміщений на горизонтальній дільниці трубопроводу сталого перерізу, визначаються різницею п'єзометричних напорів в перерізах до і після опору

, (6.5)

оскільки при цьому швидкісні і геометричні напори у вказаних перерізах однакові.

Якщо діаметри труби перед і за місцевими опорами різні (наприклад, у випадку розширення і звуження потоку), то повинні враховуватися і швидкісні напори і ,

, (6.6)

де ‑ коефіцієнт нерівномірності в перерізі потоку місцевих швидкостей.

Опис лабораторної установки

Установка складається (Рисунок 6.1) із напірного баку (1) і трубопроводу з вмонтованими на ньому місцевими опорами (кутника 3, різкого повороту 4, плавного повороту 5, вентиля 6, раптового розширення 7, діафрагми 8 і раптового звуження 9).

По обидві сторони кожного із місцевих опорів є два відводи, які сполучені з п'єзометричними трубками, за допомогою яких вимірюються фактичні втрати напору в місцевих опорах. Швидкість течії води в трубопроводі регулюється вентилем 10. Вимірювання витрати проводиться об'ємним способом за допомогою мензурки 11.

Хід виконання досліду

Дані місцевих опорів

6.5.1 Плавний поворот: діаметр труб мм, кут повороту - 90°, радіус повороту ‑ ≈ 9 мм.

6.5.2 Кутник: d = 16 мм.

6.5.3 Плавний поворот: діаметр труб мм, кут повороту - 90°, радіус повороту ‑ ≈ 20 мм.

6.5.4 Вентиль: .

6.5.5 Раптове розширення: мм, мм.

6.5.6 Діафрагма: внутрішній діаметр труби мм. Діаметр отвору діафрагми = 10 мм.

6.5.7 Раптове звуження: мм, мм.

 

Рисунок 6.1 – Схема установки

Мета роботи

Визначення дослідним шляхом числових значень коефіцієнтів витрати, швидкості, стиснення струмини та опору при витіканні рідини через отвори (насадки). Побудова за даними дослідів траєкторії струмини. Дослідження впливу режиму руху на параметри витікання.

 

Схема установки

Установка для вивчення процесу витікання рідини через отвори і насадки (Рисунок 7.1) складається з вертикального резервуара 1 з боковим гвинтовим отвором 4, призначеним для встановлення змінних насадок 5. Вода подається з водопроводу, її витрата регулюється вентилем 3, рівень води в резервуарі 1 контролюється за допомогою п’єзометра 2.

Для вимірювання координат точок траєкторії струмини встановлена горизонтальна лінійка 6 з міліметровими поділками і рухомим повзунком 7, в якому закріплений стержень 8 з міліметровими поділками, що може переміщатися по вертикалі. Рідина через насадку 5 витікає в ванну 9 і далі, трубопроводом 10, в каналізацію. Витрата рідини через отвір (насадку) вимірюється об’ємним способом за допомогою мірної ємності на 1-2 л і секундоміра.

Хід виконання досліду

7.4.1 В отвір 4 вкручується насадка 5 і резервуар 1 заповнюється водою. Подача рідини регулюється вентилем 3 таким чином, щоб вибрана для даного режиму величина напору H була постійною.

Рисунок 7.1 Схема лабораторної установки для дослідження витікання через отвори і насадки

7.4.2 Використовуючи лінійку 6 і стержень 8 визначають координати x ₀, y ₀ точки, на виході струмини із отвору чи насадки.

7.4.3 П’єзометром 2 вимірюють напір H.

7.4.4 Вимірюють температуру води t.

7.4.5 Для встановленого напору H за допомогою лінійки 6 і стержня 8 вимірюють щонайменше три пари координат точок траєкторії струмини x_i і y_i (i – 1, 2, 3… точка траєкторії).

7.4.6 На кожному режимі два-три рази міряють об’єм V_і і час його витікання .

7.4.7 За допомогою вентиля 3 міняють подачу рідини (збільшують чи зменшують в залежності від напрямку проведення досліду) і встановлюють новий напір H. Повторяють вимірювання з пункту. 7.4.3 до - 7.4.6 для 5-6 режимів.

Які є типи насадок?

Зміст

Вступ.........................................................................................
Лабораторна робота №1 Дослідження фізичних властивостей рідин....................................................................................
Лабораторна робота №2 Основні прилади для вимірювання тиску та вакууму................................................................
Лабораторна робота № 3 Практичне використання основного рівняння гідростатики.....................................................
Лабораторна робота № 4 Дослідження режимів течії рідини................................................................................................
Лабораторна робота № 5 Визначення коефіцієнта гідравлічного опору при течії рідини в трубах................................
Лабораторна робота № 6 Визначення коефіцієнтів місцевих опорів..................................................................................
Лабораторна робота № 7 Дослідження процесу витікання рідини з посудин через отвори і насадки при постійному напорі………………………………………………………….
Лабораторна робота № 8 Газодинамічний аналіз екологічних проблем...............................................................................
Лабораторна робота № 9 Дослідження двофазних потоків
Лабораторна робота № 10 Дослідження фільтрації рідин та газів............................................................................................
Лабораторна робота № 11 Дослідження факторів, які впливають на технічний ризик................................................
Лабораторна робота № 12 Прогнозування екологічного ризику при експлуатації трубопроводів.................................
Перелік рекомендованих джерел..........................

ВСТУП

 

Лабораторний практикум складено на основі програми дисциплін „ Аеро- та гідродинаміка полютантів” та „Гідрогазодинаміка”, які читаються для бакалаврів напрямку підготовки „Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”, „Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” стаціонарної та заочної форм навчання.

При цьому охоплені такі теми: фізичні властивості рідин, гідростатичний тиск та його властивості, дослідження режимів течії, визначення коефіцієнта гідравлічного тертя та місцевого опору, дослідження процесу витікання рідин із отворів та насадок, закони руху газів, особливості двофазної течії, фільтрація рідин та газів, прогнозування ризиків небезпеки під час експлуатації нафтогазопроводів.

Перелік лабораторних робіт для бакалаврів напрямку підготовки „Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування” та „Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” наведений в таблиці 1.

В методичних вказівках для виконання лабораторних робіт охоплені розділи гідростатики, гідродинаміки, аеродинаміки, фільтрації рідин і газів, прогнозування ризиків небезпеки під час експлуатації трубопроводів.

Наведені лабораторні роботи сприяють глибшому засвоєнню законів та основних рівнянь гідрогазодинаміки та їх застосуванню на практиці.

У лабораторному практикумі особлива увага приділяється елементам статистичної обробки результатів експериментів, а саме: метод раціонального планування, який базується на побудові комбінаційного квадрата. При статистичній обробці результатів експериментів використовується кореляційний та регресійний аналізи.

При виконанні лабораторних робіт використовуються такі комп’ютерні програми: „Fluid Mechanics”, „Vytik” .

 

 

Таблиця 1 - Перелік лабораторних робіт

 

Теми лабораторних робіт	Кількість годин, які відводяться на виконання лабораторних робіт	Перелік рекомендованих джерел
Аеро- та гідродина- міка полютантів	Гідрогазодинаміка
Дослідження фізичних властивостей рідин			1,3
Основні прилади для вимірювання тиску та вакууму			1,3,5
Практичне використання основного рівняння гідростатики			1,3
Дослідження режимів течії рідини			1,3,4,5
Визначення коефіцієнта гідравлічного опору при русі рідини в трубах.			1,3,4,5
Визначення коефіцієнтів місцевих опорів			1,3,4,5
Дослідження процесу витікання рідин через отвори і насадки			1,3,4,5
Газодинамічний аналіз екологічних проблем.
Дослідження двофазних потоків.
Дослідження фільтрації рідин та газів.
Дослідження факторів які впливають на технічний ризик
Прогнозування екологічного ризику при експлуатації нафтопроводів
Разом

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Дослідження фізичних властивостей рідин

1.1 Мета роботи

Визначення густини рідини та в'язкості за залежностями, наведеними в роботі, та побудова графіків залежності густини та в’язкості рідини від температури.

1.2 Теоретичні положення

Для однорідного середовища густина є масою одиниці об’єму

(1.1)

де ;

– маса, кг;

V – об’єм, м³.

Густину рідини можна визначити наступними методами:

1) за допомогою ареометра;

2) гідростатичною вагою Вестфаля;

3) за допомогою пікнометра.

Густина нафтопродукту за температури t визначається за формулою Менделєєва

, (1.2)

де – густина нафтопродукту за температури 20 ^оС;

- коефіцієнт температурного розширення, для нафтопродуктів =0,0007 1/^оС;

– зміна температури, .

Густина води в проміжках 0 ≤ t ≤ 100 ^оС

 

. (1.3)

 

Густину будь-якої рідини можна визначити за такою залежністю

, (1.4)

де і - коефіцієнти (див. таблицю 1.1);

t - температура рідини, ^оС.

В’язкість – властивість рідини чинити опір зміщенню її шарів.

Цю властивість часто характеризують терміном "внутрішнє тертя". Як випливає із самого визначення, поняття "в’язкість" протилежне поняттю "текучість" і є також основною особливістю рідин і газів.

Внутрішні сили що виникають в рідині при деформації зсуву – це сили тертя, а не пружності, як у твердому тілі, при- чому ці сили залежать від градієнта швидкостей, тоді як ефект тертя твердих тіл є функцією тиску.

Сила тертя

, (1.5)

 

де – динамічний коефіцієнт в’язкості, кг/м∙с;

– площа контакту шарів рідини, м²;

– градієнт швидкості, 1/с.

Для характеристики в’язкості рідин застосовують не динамічний, а кінематичний коефіцієнт в’язкості, куди не входять динамічні величини.

Кінематичний коефіцієнт в’язкості визначається за такою залежністю

(1.6)

де - кінематичний коефіцієнт в'язкості, ;

– густина рідини, кг/м³.

Кінематична в’язкість рідини визначається за допомогою капілярних віскозиметрів, в яких рідина, яка досліджується, перетікає через капіляр певного діаметра.

В’язкість рідин і газів практично не залежить від тиску, але дуже залежить від температури.

Для визначення в’язкості нафтопродукту найбільш широко використовується формула Філонова

 

, (1.7)

де – відома в’язкість за температури ;

u- коефіцієнт крутизни віскограми,

,

де – відомі коефіцієнти кінематичної в’язкості за температур і .

В’язкість води можна визначати за формулою Пуазейля

 

, (1.8)

 

де t - температура води, ^оС.

За формулою Філонова можна знайти в’язкість за двома відомими значенням в’язкості за двох температур.

В’язкісно-температурна залежність, за якою можна визначити в’язкість рідини, знаючи значення в’язкості лише за температури 20 ^оС, наведена нижче

 

, (1.9)

 

де – динамічний коефіцієнт в’язкості за температури 20і^оС;

С – параметр в’язкості (наведений в таблиці 1.1);

Т – температура, К.

Динамічний коефіцієнт в’язкості води визначається за такою залежністю

 

, (1.10)

 

де =1,788Е-3 кг/(м с);

 

,

 

Т – температура, К.

 

 

1.3 Порядок виконання роботи

 

1.3.1 Переписати з таблиці 1.1 властивості рідини (рідина та температура, за якої потрібно визначити густину та в’язкість, задається викладачем).

1.3.2 Визначити густину рідини за запропонованими залежностями (1.2, 1.4), а густину води за залежністю (1.3).

1.3.3 Порівняти значення густини рідини, отримані за залежностями (1.2, 1.4), визначивши абсолютну та відносну похибки.

Таблиця 1.1 – Властивості рідин

 

Рідина		С
Вода	0,00179	-		0,0178
Амоній	0,00022	1,05		1,35
Бензин	0,00065	4,34		1.08
Етанол	0,0012	5,72		0,85
Гліцерин	1,49	28,0		0,60
Ртуть	0,00156	1,07		2,42
Олива SAE 10	0,104	15,7		0,56
Олива SAE 30	0,290	18,3		0,57
Олива SAE 50	0,860	20,2		0,59
Інші рідини	0,1	1,00		1,00

 

1.3.4 Побудувати графік залежності , визначивши густину за температур 10-80^оС за залежностями (1.3 та 1.4), використавши програмне забезпечення (Fluid Mechanics).

1.3.5 Визначити в'язкість рідини за залежностями (1.7, 1.9), а в'язкість води – за (1.8, 1.10).

1.3.6 Порівняти значення в’язкості рідини, отримані за залежностями (1.7, 1.9), визначивши абсолютну та відносну похибки.

1.3.7 Побудувати графік залежності і , визначивши в’язкість рідини за температур 10-80^оС за залежностями (1.9 і 1.10), використавши програмне забезпечення (Fluid Mechanics).

 

1.4 Контрольні запитання

 

1.4.1 За допомогою яких приладів можна визначити густину рідини?

1.4.2 За допомогою яких приладів можна визначити в’язкість рідини?

1.4.3 Яка залежність між динамічним та кінематичним коефіцієнтом в’язкості?

1.4.4 Чи залежить в’язкість рідини від температури та тиску?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2
Основні прилади для вимірювання тиску та вакууму

 

Мета роботи

Ознайомитися з призначенням, принципом роботи та використанням приладів для вимірювання тиску та вакууму в рідинах і газах.

Класифікація манометрів

Всі прилади для вимірювання тиску та вакууму можна поділити на ряд груп за такими ознаками:

2.2.1 За вимірюваною величиною:

- барометри – для вимірювання атмосферного тиску;

- п’єзометри, манометри – для вимірювання надлишкового тиску;

- вакуумметри – для вимірювання розрідження (вакууму);

- мановакуумметри – для вимірювання вакууму і надлишкового тиску;

- диференціальні манометри – для вимірювання різниці тисків.

2.2.2 За принципом дії:

- рідинні, в яких тиск врівноважується стовпом рідини;

- поршневі, в яких вимірюваний тиск, що діє на одну сторону поршня, врівноважується силою, яка прикладена з протилежного боку. Зрівноважуюча сила утворюється набором ваг;

- пружинні, в яких вимірюваний тиск деформує різного роду пружини. Величина деформації, збільшена передавальним механізмом і перетворена в переміщення показуючої стрілки вздовж шкали, є мірою тиску;

- електричні, засновані на властивостях деяких матеріалів змінювати провідність із зміною тиску (манганін, вугільні пластинки тощо). В кварці, турмаліні, сегнетовій солі під дією сили тиску, виникає електричний струм (п’єзоелектричний ефект). Електричний струм через підсилювач вимірюється вторинним приладом зі шкалою градуйованою в одиницях тиску;

- комбіновані, принцип дії яких має змішаний характер (пружинно-електричні, пружинно-поршневі, рідинно-електричні та інші).

2.2.3 За конструктивним виконанням:

- рідинні: п’єзометри, U -подібні манометри, диференціальні манометри, похилі, чашоподібні, поплавкові тощо;

- поршневі: з простим і диференціальним поршнем;

- пружинні: трубчаті, гелікоїдні, мембранні, сильфонні (анероїдні) тощо;

- електричні: опору, п’єзоелектричні.

2.2.4 За способом відліку:

- показуючі;

- реєструючі;

- показуючі з дистанційною електричною або пневматичною передачею