ทบทวนงานห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับชลศาสตร์ Roslyakov A.I. การประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบไฮดรอลิก เครื่องจักรไฮดรอลิก และระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก - ไฟล์ n1.doc การวิเคราะห์ผลลัพธ์ บทสรุปเกี่ยวกับการทำงาน

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย Tolyatti State University

สถาบันวิศวกรรมโยธา ภาควิชาประปาและสุขาภิบาล

คำแนะนำด้านระเบียบวิธี

สำหรับงานห้องปฏิบัติการสาขาวิชา “ไฮดรอลิกส์”

สำหรับที่ปรึกษาวิชาการ

โตลยาติ 2007

ยูดีซี 532.5 (533.6)

แนวทางการทำงานในห้องปฏิบัติการสาขาวิชา “ไฮดรอลิก” สำหรับนักศึกษาเต็มเวลาสาขาวิชาก่อสร้างเฉพาะทาง / คอมพ์ Kalinin A.V. , Lushkin I.A. – โตลยาตติ: TSU, 2006.

มีการกำหนดเป้าหมาย วัตถุประสงค์ และแผนงานของงานในห้องปฏิบัติการ คำแนะนำสำหรับการเตรียมงานและการนำไปปฏิบัติ

ป่วย. 12. โต๊ะ 8. บรรณานุกรม: 5 เรื่อง

เรียบเรียงโดย: Kalinin A.V., Lushkin I.A. บรรณาธิการด้านวิทยาศาสตร์: Vdovin Yu.I.

ได้รับการอนุมัติจากกองบรรณาธิการและสำนักพิมพ์ของสภาระเบียบวิธีของสถาบัน

© มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโตลยาตติ, 2550

คำแนะนำในการทำงานในห้องปฏิบัติการ

พื้นฐานของหลักสูตรที่กำลังศึกษาคือการได้รับทักษะเริ่มต้นจากนักศึกษาในการทำงานวิจัย การทำความเข้าใจผลการวิจัยในห้องปฏิบัติการ การนำเสนอและการปกป้องผลลัพธ์ที่ได้รับ งานห้องปฏิบัติการดำเนินการในห้องปฏิบัติการของกรมประปาและสุขาภิบาล ในระหว่างทำงาน นักเรียนมีโอกาสได้เห็นและศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในของเหลว วัดปริมาณทางกายภาพ เชี่ยวชาญวิธีการตั้งค่าการทดลอง มีทักษะในการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากการทดลอง และนำเสนอผลการวิจัย . ในระหว่างการทำงานในห้องปฏิบัติการ นักศึกษาจะต้องเรียนรู้การใช้เครื่องมือวัด

ก่อนดำเนินงานในห้องปฏิบัติการจะมีการตรวจสอบความรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับเนื้อหาทางทฤษฎีในหัวข้อการวิจัยเชิงทดลอง การควบคุมดำเนินการโดยที่ปรึกษาด้านวิชาการในรูปแบบการทดสอบ นักเรียนได้รับอนุญาตให้ทำงานในห้องปฏิบัติการได้หากเขาตอบคำถามทดสอบถูกต้อง 40%

ในงานห้องปฏิบัติการลำดับที่ 4 และลำดับที่ 5 นักเรียนจะต้องคำนวณพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางกายภาพก่อนทำการศึกษาทดลอง ผลการคำนวณนำเสนอต่อที่ปรึกษาวิชาการ หากนักศึกษาคำนวณไม่เสร็จไม่อนุญาตให้นักศึกษาเข้าร่วมการทดลอง

ผลการศึกษาทดลองนำเสนอในรูปแบบรายงาน รายงานประกอบด้วย: วัตถุประสงค์ของงาน, แผนภาพการติดตั้ง, สูตรการคำนวณพื้นฐาน, ตารางการวัดและการคำนวณ, กราฟ, ข้อสรุป ผลการศึกษาที่ที่ปรึกษาวิชาการได้ทบทวนแล้ว ได้นำไปใช้ในการออกแบบท่อส่งก๊าซขนาดสั้น

คำอธิบายของขาตั้งไฮดรอลิกอเนกประสงค์ GS - 3

ขาตั้งไฮดรอลิกอเนกประสงค์ (ดูรูปที่ 1) มีไว้สำหรับห้องปฏิบัติการและงานวิจัยโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากฎการเคลื่อนที่ของของไหล ขาตั้งไฮดรอลิกได้รับการพัฒนาที่ภาควิชาวิศวกรรมความร้อนและเครื่องยนต์ความร้อนของมหาวิทยาลัยอากาศพลศาสตร์แห่งรัฐ Samara

องค์ประกอบหลักของขาตั้งไฮดรอลิก:

อุปกรณ์รับแรงดันและการรับ

บริเวณที่ทำงาน;

ปั๊ม;

อุปกรณ์วัด

บนชั้นวาง 4 มีถังแรงดัน 2 ทำจากสแตนเลสทรงกลม ถังแรงดันมีท่อระบาย 3 ซึ่งต่อส่วนการทำงาน 15 โดยใช้ซีล ปลายอีกด้านของส่วนการทำงานถูกยึดไว้ในท่อโดยใช้ผ้าพันแขนยางซึ่งถูกดันเข้าสู่ส่วนโดยกลไก 17

น้ำจะเข้าสู่ท่อแรงดันจากปั๊ม 9 เมื่อเปิดวาล์ว 8 ในระหว่างการทดลอง ต้องปิดวาล์วจ่าย 6 และวาล์วระบายน้ำ 7 การไหลของน้ำผ่านพื้นที่ทำงานถูกควบคุมโดยวาล์ว 18 ที่ทางออกจากพื้นที่ทำงานและวาล์ว 8

ข้าว. 1. แผนภาพขาตั้งไฮดรอลิก

อุปกรณ์รับคือถัง 22 ที่เชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำ 12 ถังวัด 20 ติดตั้งอยู่เหนือถังรับบนคอนโซล 10 เพื่อวัดการไหลของน้ำ มีการติดตั้งถาด 11 บนคอนโซล ใช้สำหรับรวบรวมน้ำและระบายลงในถังตวง 20 ที่ด้านล่างของถังตวงมีวาล์ว 21 ควบคุมโดยกลไกคันโยก

เครื่องมือวัดจะแสดงด้วยแผ่นป้องกันเพียโซเมตริก 13 ซึ่งติดตั้งหลอดแก้วเจ็ดหลอด แรงดันส่วนเกินในถังแรงดันวัดด้วยเกจวัดแรงดันมาตรฐาน 1 เมื่อทำการวัดการไหลของน้ำพร้อมกับการปิดวาล์วบนแผงควบคุม 5 นาฬิกาจับเวลาแบบไฟฟ้าจะเปิดขึ้น หลังจากเติมน้ำลงในถังวัดปริมาตรหนึ่ง (3 ลิตร) หน้าสัมผัสของสวิตช์วัดระดับจะปิดลงและนาฬิกาจับเวลาแบบไฟฟ้าจะหยุดพร้อมกัน

ขาตั้งไฮดรอลิกทำงานในวงจรปิดโดยสูบน้ำจากถังจ่าย ระบายลงในถังรับและจ่ายภายใต้แรงกดดันไปยังถังจ่าย

งานห้องปฏิบัติการครั้งที่ 1 การหาค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดของน้ำ

1. วัตถุประสงค์ของงาน: การทดลองหาค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดและความหนาแน่นของน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนด ผลการทดลองใช้ในการคำนวณไปป์ไลน์ที่สั้น

2. โปรแกรมการทำงาน:

2.1 ตรวจสอบความหนืดของน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนดโดยใช้เครื่องวัดความหนืดของ Engle

2.2.วัดความหนาแน่นของของเหลวด้วยไฮโดรมิเตอร์ 2.3 สร้างความหนืดไดนามิกของของเหลวทดสอบ

3. คำอธิบายการตั้งค่าห้องปฏิบัติการและเครื่องมือวัด

เครื่องวัดความหนืดของ Engler(รูปที่ 2) ประกอบด้วยกระบอกโลหะ 1 อัน ก้นทรงกลมมีรู ปิดรูด้วยแกน 2 เมื่อศึกษาการพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงของความหนืดของของเหลวกับอุณหภูมิกระบอกจะถูกวางในอ่างน้ำ 3 พร้อมระบบทำน้ำร้อนแบบปรับได้

รูปที่ 2 เครื่องวัดความหนืดของ Engler

หลักการทำงานของไฮโดรมิเตอร์ (ดูรูปที่ 3) ขึ้นอยู่กับการใช้กฎของอาร์คิมิดีส ซึ่งแรงของอาร์คิมิดีสจะกระทำในแนวตั้งขึ้นไปบนวัตถุที่วางอยู่ในของเหลว ขนาดของแรงนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลว ยิ่งความหนาแน่นของของเหลวที่วางวัตถุนั้นมากขึ้น แรงของอาร์คิมิดีสก็จะยิ่งมากขึ้นซึ่งจะดันวัตถุออกจากของเหลวมากขึ้นเท่านั้น เป็นไปได้ที่จะใช้เครื่องหมายบนร่างกายในรูปแบบของการลอยซึ่งสอดคล้องกับค่าความหนาแน่นที่แตกต่างกันและขึ้นอยู่กับว่า "ลอย" ที่มองเห็นนั้นอยู่เหนือพื้นผิวของของเหลวนั้นตัดสินความหนาแน่นของของเหลวนี้ได้อย่างไร

ข้าว. 3. ไฮโดรมิเตอร์

4. สั่งงาน:

4.1. เทของเหลวทดสอบ µ2 250 ซม. 3 ลงในกระบอกที่ 1 แล้ววางภาชนะตวงไว้ใต้รู

4.2. ใช้ก้านที่ 2 เปิดรูในกระบอกสูบพร้อมกับเปิดนาฬิกาจับเวลาไปพร้อมๆ กัน

4.3. กำหนดเวลา τ 1 การไหลออกจากกระบอกสูบขนาด 200 cm3 ของของเหลวทดสอบที่อุณหภูมิห้อง เราทำซ้ำการทดสอบอย่างน้อย 3 ครั้ง

4.4. เช็ดกระบอกสูบอย่างระมัดระวังแล้วเทลงในนั้นโดยปิดรูก้นไว้ 250 ซม 3 ของเหลวอ้างอิง (น้ำกลั่น)

4.6. กำหนดเวลาหมดอายุ τ 2ของเหลวอ้างอิง

4.7. ในการหาความหนาแน่น ρ ให้เทของเหลวที่กำลังศึกษาลงในแก้วตวงทรงสูง เราลดไฮโดรมิเตอร์ลงในแก้ว และใช้สเกลไฮโดรเมตริกเพื่อกำหนดความหนาแน่นของของเหลว

4.8. กำหนดเวลาหมดอายุเฉลี่ย τ 1sr และ τ2sr

τ av = τ " + τ " + ... + τ n , n

โดยที่ n คือจำนวนการวัด 4.9. การคำนวณองศา Engler

°E = τ 1sr.

τ 2sr

4.10. เรากำหนดค่าสัมประสิทธิ์ของความหนืดจลนศาสตร์ ν โดยใช้สูตร Ubelode

ν = (0.0732° Oe− 0.0631° Oe)

4.11. เราค้นหาค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดไดนามิก μ โดยใช้สูตร

ν = μ ρ .

4.12. ผลลัพธ์ของการวัดและการคำนวณสรุปไว้ในตารางที่ 1 และใช้ในการคำนวณไปป์ไลน์สั้น

ตารางที่ 1

5. สรุปผลการวิจัย

ความหนืดของของเหลวทดสอบ

งานห้องปฏิบัติการที่ 2 ศึกษากฎการเคลื่อนที่ของของไหล

1. วัตถุประสงค์ของงาน: การยืนยันการทดลองของข้อสรุปในระหว่างการศึกษาหัวข้อ "พื้นฐานของพลศาสตร์ของไหลและจลนศาสตร์" การได้มาซึ่งทักษะในการสร้างเส้นแรงดันและเส้นเพียโซเมตริกของไปป์ไลน์สั้น

2. โปรแกรมการทำงาน:

2.1 หาความดัน H ที่จุด 3 จุดบนแกนท่อ ค้นหาแรงดันที่สูญเสียไป 2.2 กำหนดความเร็วการไหลบนแกนท่อ

2.3 วาดกราฟการเปลี่ยนแปลงของความดันรวม H และความดันอุทกสถิต H p ตามความยาวของท่อ

3. คำอธิบายของการติดตั้งงานในห้องปฏิบัติการดำเนินการในสถานที่ของห้องปฏิบัติการชลศาสตร์ของกรมสวัสดิการและความรุนแรง ส่วนการทำงานของขาตั้งไฮดรอลิกที่ใช้งานอยู่คือท่อโลหะแบบเอียงที่มีหน้าตัดแบบแปรผัน (รูปที่ 4) ในการวัดแรงดันคงที่และความดันของเหลวทั้งหมด มีการติดตั้งท่อเพียโซเมตริกและพิโทต์ไว้ในส่วน 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 และ 5-5 การไหลของของไหลในท่อถูกควบคุมโดยวาล์วที่อยู่ส่วนท้ายของส่วนการทำงานของขาตั้ง

ข้าว. 4. แผนผังพื้นที่ทำงานของขาตั้งไฮดรอลิก

4. สั่งงาน:

4.1. เราเปิดการติดตั้ง

4.2. เปิดวาล์วที่ส่วนท้ายของพื้นที่ทำงานของขาตั้ง

4.3. เราวัดระยะห่างระหว่างส่วนท่อ l และพิกัด z ในแต่ละส่วน

4.3. หลังจากที่ฟองอากาศออกมาจากหลอด เราจะบันทึกค่าพีโซมิเตอร์ที่อ่านได้

และ ท่อ Pitot ครบทุกส่วน

4.4. ปิดการติดตั้ง

4.5. การกำหนดการสูญเสียพลังงานระหว่างส่วนต่างๆ

h w 1− 2 = H 1 − H 2 , h w 2− 3 = H 2 − H 3 เป็นต้น

โดยที่ h w 1 − 2 – การสูญเสียแรงดันระหว่างส่วนที่ 1-1 และ 2-2 ชั่วโมง 2 − 3 – การสูญเสียแรงดันระหว่างส่วนที่ 2-2 และ 3-3 H 1 , H 2 , H 3 – การอ่านค่าท่อ Pitot ในส่วนที่ 1-1, 2-2 และ 3-3

4.6. ค้นหาความดันความเร็วที่วัดได้ในแต่ละส่วน

โดยที่ H i คือค่าที่อ่านได้จากหลอด Pitot ในส่วนที่เกี่ยวข้อง H pi – การอ่านค่าของท่อเพียโซเมตริกในส่วนที่เกี่ยวข้อง

4.7. กำหนดความเร็วการไหลบนแกนท่อ

υ = 2 gh υ .

4.8. ผลการวิจัยบันทึกไว้ในตารางที่ 2 ตารางที่ 2

n1.doc

หน่วยงานรัฐบาลกลางเพื่อการศึกษา

สถาบันเทคโนโลยี Biysk (สาขา)

สถาบันการศึกษาของรัฐ

การศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

“มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐอัลไต

พวกเขา. ฉัน. โปลซูนอฟ"

AI. Roslyakov, L.V. โลโมโนซอฟ

ปฏิบัติการห้องปฏิบัติการ

บนระบบไฮดรอลิก เครื่องจักรไฮดรอลิก และระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก
คำแนะนำด้านระเบียบวิธีสำหรับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ

ในหลักสูตร “ไฮดรอลิก”, “ไฮดรอลิกและเครื่องจักรไฮดรอลิก”

“ความรู้พื้นฐานของระบบไฮดรอลิกและระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก” สำหรับนักศึกษาสาขาวิชาเฉพาะทาง:

TM–151001, VUAS – 170104, AT – 190603, APKhP – 240706,

MAPP–260601, DVT–270109

สำนักพิมพ์ของมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐอัลไตพวกเขา. ฉัน. โปลซูโนวา

ผู้ตรวจสอบ: หัวหน้าภาควิชา MAHIP BTI Altai State Technical University

ศาสตราจารย์ กุณีจันทร์ วี.เอ.

งานนี้จัดทำขึ้นที่แผนก “การจัดหาและการระบายอากาศความร้อนและก๊าซ กระบวนการและอุปกรณ์เทคโนโลยีเคมี”

Roslyakov, A.I.

ห้องปฏิบัติการปฏิบัติการเกี่ยวกับระบบไฮดรอลิกส์ เครื่องจักรไฮดรอลิก และไฮดรอลิก

Rodrives: คำแนะนำด้านระเบียบวิธีสำหรับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการในหลักสูตร "ไฮดรอลิก", ​​"ไฮดรอลิกและเครื่องจักรไฮดรอลิก", ​​"พื้นฐานของไฮดรอลิกและไดรฟ์ไฮดรอลิก" สำหรับนักศึกษาพิเศษ: TM –151001, VUAS – 170104, AT – 190603, APHP – 240706 , MAPP –260601, DVT – 270109 / A.I. Roslyakov, L.V. โลโมโนซอฟ – อัลเทอร์เนทีฟ สถานะ เทคโนโลยี มหาวิทยาลัยบีทีไอ – Biysk: สำนักพิมพ์ Alt สถานะ เทคโนโลยี ม., 2552. – 137 น.
การประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการประกอบด้วยคำอธิบายของกฎขั้นตอนและวิธีการในการทำงานในห้องปฏิบัติการซึ่งแสดงให้เห็นถึงกฎพื้นฐานของการพักผ่อนและการเคลื่อนไหวของของไหลตลอดจนรายการคำถามความรู้ที่จำเป็นสำหรับการเรียนรู้หัวข้อ "ความรู้พื้นฐาน" ของไฮดรอลิกและระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก” “ไฮดรอลิก” “ไฮดรอลิกและเครื่องจักรไฮดรอลิก” สำหรับนักศึกษาสาขาวิชาเครื่องกล

©เอ.ไอ. Roslyakov, L.V. โลโมโนโซวา, 2009

© BTI AltSTU, 2009

การกำหนดแรงกดไฮโดรสแตติก 6

1.1 วัตถุประสงค์ของงาน: 6

1.3 ข้อมูลทางทฤษฎี 6

1.5 คำอธิบายการติดตั้ง 9

1.7 การประมวลผลข้อมูลการทดลอง 12

1.8 คำถามทดสอบ 12

2.1 วัตถุประสงค์ของงาน: 15

2.3 ข้อมูลทางทฤษฎี 15

2.3.1 รูปแบบการเคลื่อนที่ของของไหลจริง 15

2.7 การประมวลผลข้อมูลการทดลอง 21

6.2 การเตรียมงานห้องปฏิบัติการ: 56

การแนะนำ
เพื่อให้ประสบความสำเร็จในการศึกษาสาขาวิชาเอกหลายสาขา นักศึกษาสาขาเคมีและเครื่องกลหลายสาขาจำเป็นต้องรู้กฎพื้นฐานของการพักและการเคลื่อนที่ของของเหลว ในอนาคตมักจะต้องประยุกต์ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับชลศาสตร์มาแก้ปัญหาทางวิศวกรรมเฉพาะด้าน ตัวอย่างเช่น วิศวกรเครื่องกลในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องคำนวณและออกแบบท่อ ถัง และอุปกรณ์ทุกชนิดที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนย้าย การจัดเก็บ และการแปรรูปผลิตภัณฑ์ของเหลวและก๊าซ คำนวณและควบคุมโหมดการทำงานของปั๊ม วิศวกรเครื่องกลใช้ไดรฟ์ไฮดรอลิกเพื่อทำให้การทำงานเป็นอัตโนมัติและควบคุมเครื่องจักรสำหรับการแปรรูปชิ้นส่วน การตัดและการอัด การประกอบและบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์ การบรรจุและการตวงผลิตภัณฑ์ปริมาณมากและของเหลว เครื่องจักรไฮดรอลิก ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกและนิวแมติกยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น การประปาและการถมที่ดิน โลหะวิทยาและการขนส่ง การก่อสร้างและการเกษตร ดังนั้นในการฝึกอบรมวิศวกรรมทั่วไปของนักเรียนที่เชี่ยวชาญด้านเคมีและเครื่องกลส่วนใหญ่ หลักสูตรชลศาสตร์จึงมีความสำคัญมาก การเรียนรู้ที่ประสบความสำเร็จนั้นได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากโดยนักเรียนที่ทำเวิร์คช็อปในห้องปฏิบัติการ

วัตถุประสงค์ของการประชุมเชิงปฏิบัติการคือเพื่อรวบรวมเนื้อหาทางทฤษฎีในหลักสูตรชลศาสตร์ ได้รับทักษะในการทำงานกับเครื่องมือวัดและอุปกรณ์การวิจัยอื่น ๆ

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1

การหาค่าแรงดันไฮโดรสแตติก

(4 ชั่วโมง)

1.1 วัตถุประสงค์ของงาน:

– พิจารณาการทดลองแรงของความดันอุทกสถิตและจุดศูนย์กลางความดัน

– สร้างแผนภาพความดันอุทกสถิต
1.2 การเตรียมงานห้องปฏิบัติการ:
– ศึกษาเนื้อหาในหัวข้องานนี้ในคู่มือเล่มนี้

– เรียนรู้คำจำกัดความของแนวคิดพื้นฐานและเงื่อนไขของหัวข้อ

ข้อกำหนดและแนวคิดพื้นฐาน:

– ความสงบสุขที่สมบูรณ์;

- เครื่องดูดฝุ่น;

– อุทกสถิต;

- ความดัน;

– ของเหลวในอุดมคติ

- แรงดันเกิน;

– กองกำลังมวลชน

- ความหนาแน่น;

– แรงพื้นผิว

– พื้นผิวระดับ;

- สมดุล;

– พื้นผิวอิสระ

– จุดศูนย์กลางความกดดัน

1.3 ข้อมูลทางทฤษฎี

แรงภายนอกและภายในทั้งหมดที่กระทำต่อของเหลวจะถูกกระจายอย่างต่อเนื่องตลอดทั้งปริมาตร (กองกำลังมวล) หรือตามพื้นผิว ( ผิวเผิน- เป็นผลมาจากการกระทำของแรงภายนอก ความเค้นปกติเกิดขึ้นภายในของไหลที่อยู่นิ่ง เท่ากับขีดจำกัดที่อัตราส่วนของแรงต่อพื้นที่ (รูปที่ 1.1) ซึ่งมันกระทำมีแนวโน้มเมื่อค่าพื้นที่มีแนวโน้มเป็นศูนย์ , เช่น. เมื่อดึงแท่นจนถึงจุดหนึ่ง

ความดันอุทกสถิตเรียกว่าความเครียดปกติที่เกิดขึ้นในของเหลวภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก .

มีลักษณะ 2 ประการ คือ

–
ความดันอุทกสถิต ณ จุดหนึ่งทำหน้าที่ปกติกับพื้นที่กระทำและมุ่งตรงภายในปริมาตรของของเหลวที่อยู่ระหว่างการพิจารณานั่นคือมีการบีบอัด

– ปริมาณความดัน ณ จุดที่กำหนดจะเท่ากันในทุกทิศทาง กล่าวคือ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับมุมเอียงของแท่นที่กระทำ

ขนาดของความดันอุทกสถิต (ดูรูปที่ 1.1) ขึ้นอยู่กับความลึกของการแช่ ( ชม.) ของจุดที่เป็นปัญหาในปริมาตรของของเหลว ความถ่วงจำเพาะของของเหลว  และค่าความดันในปริมาตรเหนือพื้นผิวอิสระและคำนวณโดยใช้สมการพื้นฐานของอุทกสถิต:

, (1.1)

ที่ไหน   – ความถ่วงจำเพาะของของเหลว เท่ากับผลคูณของความหนาแน่นและความเร่งของแรงโน้มถ่วง N/m 3

ช

รูปที่ 1.2 – แผนภาพ

ความดันอุทกสถิต
การแสดงกราฟิกของการพึ่งพาแรงดันอุทกสถิตต่อความลึกของการแช่เรียกว่า แผนภาพความดัน(รูปที่ 1.2) แผนภาพแสดงแรงดันอุทกสถิตที่กระทำต่อผนังเรียบแนวตั้งภายใต้แรงดันของของเหลวที่มีความลึก ชม., ถูกสร้างขึ้นดังนี้. จุดตัดของระดับพื้นผิวของเหลวกับผนัง OA ถือเป็นที่มาของพิกัด ความดันอุทกสถิตส่วนเกินจะถูกพล็อตบนสเกลที่เลือกตามแนวแกนนอน ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางของความดันอุทกสถิต และความลึกของของเหลวที่สอดคล้องกันจะถูกพล็อตไปตามแกนตั้ง ชม.- จุดแรกจะถ่ายบนพื้นผิวของของเหลวโดยที่ ชม.= 0 และ = พี ก- จุดที่สองอยู่ที่ด้านล่างซึ่งเป็นจุดที่มีแรงกดดัน

จุดผลลัพธ์จะเชื่อมต่อกันเป็นเส้นตรง เป็นผลให้ได้แผนภาพของแรงดันอุทกสถิตส่วนเกินบนผนังแนวตั้งเรียบในรูปสามเหลี่ยม แผนภาพความดันสัมบูรณ์ถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติ แรงที่เกิดขึ้นจากการกระทำของของไหลที่ผนังต่างๆ มีความสำคัญมากกว่า

ตัวอย่างเช่น แรงของความดันอุทกสถิต ( เอฟ) ของของเหลวลงบนผนังเรียบที่แช่อยู่ในของเหลว (ดูรูปที่ 1.1) มีค่าเท่ากับผลคูณของพื้นที่ผิว สตามปริมาณความดันอุทกสถิต ร กับที่ระดับความลึก ชม. ค การจุ่มจุดศูนย์ถ่วงของพื้นผิวที่กำลังพิจารณา:

ดังนั้นแรงที่เกิดขึ้นจึงประกอบด้วยสององค์ประกอบ:

- ความแข็งแกร่ง ความดันในปริมาตรเหนือพื้นผิวอิสระ:

;

- ความแข็งแกร่ง เอฟ คความดันน้ำหนักที่ความลึกของจุดศูนย์ถ่วงของการแช่

.

ความดันร 0 นำไปใช้กับพื้นผิวอิสระถูกส่งไปยังทุกจุดของของเหลวตลอดปริมาตรทั้งหมดในทุกทิศทางโดยไม่ต้องเปลี่ยนค่า(กฎปาสคาล) กล่าวคือ เท่ากัน ณ จุดใดๆ ของปริมาตรของของเหลวที่กำลังพิจารณา ดังนั้นองค์ประกอบ ใช้ที่จุดศูนย์ถ่วง (จุดที่ กับ) ของไซต์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ในทางตรงกันข้าม ความดันน้ำหนัก (ดูสูตร (1.1) และรูปที่ 1.1) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความลึกของการแช่ ดังนั้นจุดใช้งานของส่วนประกอบ เอฟ ค(จุด ดี) จะอยู่ที่กึ่งกลางของแผนภาพแรงดันส่วนเกิน (สามเหลี่ยม) ซึ่งอยู่ใต้จุดศูนย์ถ่วงของไซต์ จำนวนการเปลี่ยนจุด ดีสัมพันธ์กับจุดศูนย์ถ่วงถูกกำหนดโดยสูตร

, (1.3)

ที่ไหน ฉัน กับ– โมเมนต์ความเฉื่อยของแท่น S สัมพันธ์กับแกนที่ผ่านจุดศูนย์ถ่วง, m 4 ;

ชม. กับ- ความลึกของการจุ่มจุดศูนย์ถ่วงของไซต์ m;

ส– พื้นที่ของไซต์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา m2

จุดที่ใช้แรงที่เกิดขึ้น เอฟความดันอุทกสถิตอยู่ระหว่างจุด ดีและ ค.
1.4 อุปกรณ์ วิธีการทางเทคนิค และเครื่องมือ
ในการดำเนินงานในห้องปฏิบัติการคุณต้องมี:

– การติดตั้งเพื่อทำการทดลอง

การประชุมเชิงปฏิบัติการนำเสนอคำอธิบายผลงานในห้องปฏิบัติการจำนวน 16 ชิ้นในสาขาวิชา "ไฮดรอลิก" ซึ่งแต่ละงานประกอบด้วยทฤษฎีโดยย่อ แนวทางปฏิบัติ และคำถามทดสอบ เอกสารอ้างอิงรวมอยู่ในภาคผนวก พจนานุกรมคำศัพท์ประกอบด้วยแนวคิดที่ใช้และคำจำกัดความ

สำหรับนักศึกษาที่เรียนพิเศษ 19060365 “การบริการการขนส่งและเทคโนโลยีเครื่องจักรและอุปกรณ์ (การขนส่งรถยนต์)” และ 19050062 “การทำงานของยานพาหนะ”

คำนำ

การศึกษาระบบชลศาสตร์โดยนักศึกษาสาขาวิชาเฉพาะด้านการขนส่งยานยนต์เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการจำนวนหนึ่ง คอลเลกชันนี้ประกอบด้วยคำอธิบายงานในห้องปฏิบัติการและแนวทางปฏิบัติ

วัตถุประสงค์ของการประชุมเชิงปฏิบัติการในห้องปฏิบัติการคือเพื่อให้นักเรียนรวบรวมเนื้อหาของหลักสูตรการบรรยายพัฒนาทักษะในการทำงานอิสระด้วยเครื่องมือเมื่อทำการทดลองเรียนรู้วิธีการกำหนดพารามิเตอร์ของของไหลที่เคลื่อนที่และการคำนวณตลอดจนความสามารถในการ สรุปผลตามผลลัพธ์ที่ได้รับ

แต่ละงานใช้เวลา 2 ชั่วโมงจึงจะเสร็จสมบูรณ์ เนื่องจากเมื่อศึกษาสาขาวิชานี้ จึงมีบางส่วนให้นักเรียนศึกษาอย่างอิสระ คำแนะนำด้านระเบียบวิธีสำหรับแต่ละงานจึงสรุปเนื้อหาทางทฤษฎีโดยย่อ

การแนะนำ

ชลศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ทางเทคนิคที่ศึกษาคุณสมบัติทางกล กฎสมดุล และการเคลื่อนที่ของของไหล คำว่า "ของเหลว" ครอบคลุมถึงทั้งหยด ของเหลวที่ไม่สามารถอัดตัวได้จริง และตัวกลางที่เป็นก๊าซหรืออัดตัวได้

วิธีการทางทฤษฎีขึ้นอยู่กับหลักการความต่อเนื่องของออยเลอร์ โดยที่ของเหลวไม่ถือว่าเป็นชุดของอนุภาควัสดุที่แยกจากกัน แต่เป็นความต่อเนื่อง กล่าวคือ ตัวกลางวัสดุที่ต่อเนื่องหรือต่อเนื่องที่ช่วยให้สามารถแบ่งอนุภาคได้ไม่จำกัด มุมมองของโครงสร้างของสสารดังกล่าวเป็นที่ยอมรับได้หากขนาดของปริมาตรที่พิจารณาปรากฏการณ์ภายใต้การศึกษานั้นมีขนาดใหญ่เพียงพอเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดของโมเลกุลและเส้นทางอิสระของพวกมัน

ในด้านชลศาสตร์มีการใช้วิธีวิจัยเชิงทดลองกันอย่างแพร่หลายซึ่งทำให้สามารถแก้ไขข้อสรุปทางทฤษฎีที่เบี่ยงเบนไปจากปรากฏการณ์จริงได้

ส่วนหลักของระบบชลศาสตร์เชิงปฏิบัติ ได้แก่ การไหลผ่านท่อ การไหลของของเหลวจากรูและผ่านหัวฉีด ปฏิกิริยาระหว่างการไหลกับสิ่งกีดขวาง การเคลื่อนที่ในตัวกลางที่มีรูพรุน (การกรอง) รวมถึงเครื่องจักรไฮดรอลิก

งานห้องปฏิบัติการ

หัวข้อที่ 1. การศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ
ของเหลว

เป้าหมายของงาน:วิธีการหลักในการวัดความหนาแน่น การขยายตัวทางความร้อน ความหนืด และแรงตึงผิวของของเหลว

ข้อมูลทั่วไป

สารที่อยู่ในสถานะรวมของเหลว (เฟสของเหลว) เรียกว่าของเหลว สถานะการรวมตัวของของเหลวนั้นอยู่ตรงกลางระหว่างสถานะของแข็งซึ่งมีคุณลักษณะโดยการรักษาปริมาตร การก่อตัวของพื้นผิว และการครอบครองความต้านทานแรงดึงที่แน่นอน และสถานะก๊าซ ซึ่งสารจะมีรูปทรงของ เรือที่บรรจุมันอยู่ ในเวลาเดียวกันของเหลวมีคุณสมบัติโดยธรรมชาติเท่านั้น - ความลื่นไหลนั่นคือ ความสามารถในการเปลี่ยนรูปพลาสติกหรือความหนืดภายใต้อิทธิพลของความเค้นใด ๆ (รวมถึงความเค้นเล็กน้อยโดยพลการ) ความลื่นไหลมีลักษณะเป็นค่าผกผันกับความหนืด

ลักษณะสำคัญของของเหลวคือความหนาแน่น ความสามารถในการอัด การขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความหนืด และแรงตึงผิว

ความหนาแน่นของสารที่เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าอัตราส่วนมวล มของเหลวจนถึงปริมาตร ว:

ρ = ม/ ว.

การบีบอัด– คุณสมบัติของของเหลวในการลดปริมาตรภายใต้อิทธิพลของความดันสม่ำเสมอ เธอกำลังถูกประเมิน ค่าสัมประสิทธิ์การอัด  พีซึ่งแสดงการลดลงสัมพัทธ์ของปริมาตรของเหลว Δ ว/วด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้น Δ ρ ต่อหน่วย:

βρ = (Δ ว/ว)/Δ ρ .

การขยายตัวทางความร้อน– คุณสมบัติของของเหลวในการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเมื่อถูกความร้อน – มีลักษณะเฉพาะที่ความดันคงที่ สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงปริมาตร  ตซึ่งเท่ากับการเพิ่มขึ้นของปริมาตรสัมพัทธ์ Δ ว/วในกรณีที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ตในระดับหนึ่ง:

β ต =(Δ ว/ว)/Δ ต.

ตามกฎแล้วเมื่อถูกความร้อนปริมาตรของของเหลวจะเพิ่มขึ้น

ความหนืด(แรงเสียดทานภายใน) - คุณสมบัติของของเหลวในการต้านทานการเคลื่อนที่ของส่วนหนึ่งสัมพันธ์กับอีกส่วนหนึ่ง เธอกำลังถูกประเมิน ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดไดนามิก  ซึ่งมีมิติ Pa∙s เป็นการแสดงลักษณะความต้านทานของของเหลว (ก๊าซ) ต่อการกระจัดของชั้นต่างๆ

นอกเหนือจากความหนืดไดนามิกแล้ว การคำนวณยังมักใช้อีกด้วย ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดจลนศาสตร์ν ซึ่งถูกกำหนดโดยสูตร

ν = μ /ρ

และวัดโดย m 2 /s หรือ Stokes (1 Stokes = 1 cm 2 /s)

ค่าสัมประสิทธิ์ของความหนืดไดนามิกและจลนศาสตร์ถูกกำหนดโดยประเภทของของเหลว ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วการไหล และลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

แรงตึงผิว– ลักษณะทางอุณหพลศาสตร์ของส่วนต่อประสานระหว่างสองเฟสซึ่งกำหนดโดยการทำงานของการก่อตัวของไอโซเทอร์มอลแบบย้อนกลับได้ต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวนี้ ในกรณีของส่วนต่อประสานกับของเหลว แรงตึงผิวถือเป็นแรงที่กระทำต่อความยาวหน่วยของโครงร่างพื้นผิว และมีแนวโน้มที่จะลดพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุดสำหรับปริมาตรเฟสที่กำหนด โดดเด่นด้วย ค่าสัมประสิทธิ์แรงตึงผิว  , เจ/ม2 = นิวตัน/ม. งานสร้างพื้นผิวใหม่นั้นใช้ไปกับการเอาชนะแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล (การทำงานร่วมกัน) ในระหว่างการเปลี่ยนโมเลกุลของสารจากปริมาตรของร่างกายไปยังชั้นผิว ผลลัพธ์ของแรงระหว่างโมเลกุลในชั้นผิวไม่เป็นศูนย์และพุ่งตรงไปภายในระยะที่แรงยึดเกาะมีค่ามากกว่า ดังนั้นแรงตึงผิวจึงเป็นการวัดการไม่ชดเชยแรงระหว่างโมเลกุลในชั้นพื้นผิว (เฟสระหว่างเฟส) หรือพลังงานอิสระส่วนเกินในชั้นผิวเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานอิสระในเฟสปริมาณมาก

ค่าความหนาแน่น ค่าสัมประสิทธิ์การอัด การขยายตัวทางความร้อนเชิงปริมาตร ความหนืดจลนศาสตร์ และแรงตึงผิวที่อุณหภูมิ 20°C แสดงไว้ในตาราง ข้อ 3.1 ของการสมัคร

คำอธิบายของอุปกรณ์ที่จะศึกษา
คุณสมบัติทางกายภาพของของเหลว

อุปกรณ์สำหรับศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลวประกอบด้วยอุปกรณ์ 5 ชิ้นที่ทำในกล่องโปร่งใสอันเดียว (รูปที่ 1) ซึ่งระบุพารามิเตอร์ที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลข้อมูลการทดลอง อุปกรณ์ 3–5 เริ่มทำงานหลังจากหมุนอุปกรณ์ 180° เทอร์โมมิเตอร์ 1 แสดงอุณหภูมิโดยรอบและอุณหภูมิของของเหลวในอุปกรณ์ทั้งหมด

ข้าว. 1. แผนภาพอุปกรณ์:
1 – เทอร์โมมิเตอร์; 2 – ไฮโดรมิเตอร์; 3 – เครื่องวัดความหนืดสโตกส์;
4 – เครื่องวัดความหนืดของเส้นเลือดฝอย; 5 – สตาแล็กโมมิเตอร์

1.1. การหาค่าสัมประสิทธิ์
การขยายตัวทางความร้อนของของเหลว

เทอร์โมมิเตอร์ 1 (รูปที่ 1) มีภาชนะแก้วที่มีเส้นเลือดฝอยบรรจุของเหลวเทอร์โมเมตริกและเครื่องชั่ง หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการขยายตัวทางความร้อนของของเหลว การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของของเหลวเทอร์โมเมตริกและระดับของของเหลวในเส้นเลือดฝอย ระดับจะแสดงค่าอุณหภูมิบนสเกล

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของของไหลเทอร์โมเมตริกถูกกำหนดโดยการทดลองทางความคิด สันนิษฐานว่าอุณหภูมิโดยรอบเพิ่มขึ้นจากค่าต่ำสุด (ศูนย์) เป็นค่าขีดจำกัดบนของเทอร์โมมิเตอร์และระดับของเหลวในเส้นเลือดฝอยเพิ่มขึ้น ล.

เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนจำเป็นต้อง:

2. คำนวณการเพิ่มปริมาตรของของเหลวเทอร์โมเมตริก

Δ ว = π ร 2 ล,

ที่ไหน ร– รัศมีของเส้นเลือดฝอยของเทอร์โมมิเตอร์ (ระบุบนเทอร์โมมิเตอร์)

3. โดยคำนึงถึงปริมาตรเริ่มต้น (ที่ 0°C) ของของเหลวเทอร์โมเมตริก ว(ค่าที่กำหนดบนเทอร์โมมิเตอร์) จงหาค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน β ต = (Δ ว/ว)/Δ ตและเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิง β ต* (ตาราง ป.3.1) กรอกค่าปริมาณที่ใช้ในตาราง 1.

ตารางที่ 1

1.2. การวัดความหนาแน่นของของเหลวด้วยไฮโดรมิเตอร์

ไฮโดรมิเตอร์ 2 (รูปที่ 1) ใช้ในการหาความหนาแน่นของของเหลวโดยใช้วิธีลอยตัว เป็นทรงกระบอกกลวงมีสเกลมิลลิเมตรและมีน้ำหนักอยู่ที่ด้านล่าง ด้วยน้ำหนักดังกล่าว ไฮโดรมิเตอร์จึงลอยอยู่ในของเหลวทดสอบในแนวตั้ง ความลึกในการจุ่มของไฮโดรมิเตอร์คือการวัดความหนาแน่นของของเหลว และอ่านได้จากสเกลตามขอบด้านบนของวงเดือนของเหลวรอบๆ ไฮโดรมิเตอร์ ในไฮโดรมิเตอร์ทั่วไป มาตราส่วนจะไล่ตามค่าความหนาแน่น

ในระหว่างการทำงานจำเป็นต้องดำเนินการดังต่อไปนี้:

1. วัดความลึกของการแช่ ชม.ไฮโดรมิเตอร์ในระดับมิลลิเมตรบนนั้น

2. คำนวณความหนาแน่นของของเหลวโดยใช้สูตร

ρ = 4ม/(πd 2 ชม.),

ที่ไหน มและ ง– มวลและเส้นผ่านศูนย์กลางของไฮโดรมิเตอร์ (ค่าต่างๆ จะได้รับจากไฮโดรมิเตอร์)

สูตรนี้ได้มาจากการหาแรงโน้มถ่วงของไฮโดรมิเตอร์ให้เท่ากัน ช = มกและแรงลอยตัว (อาร์คิมีดีน) เอฟ ก = ρ ก.Wโดยที่ปริมาตรของส่วนที่แช่อยู่ในไฮโดรมิเตอร์คือ ว = hπd 2 /4.

3. เปรียบเทียบค่าความหนาแน่นของการทดลอง  ด้วยค่าอ้างอิง  * (ตาราง ป.3.1) ค่าของปริมาณที่ใช้สรุปไว้ในตาราง 2.

ตารางที่ 2

ผลการสังเกตและการคำนวณ