Uniwersytet Zielonogórski

Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska,

Zakład Sieci i urządzeń sanitarnych

MECHANIKA PŁYNÓW

LABORATORIUM

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 2.

„Cechowanie Manometru Naczyniowego o pochyłej rurce”

GRUPA 29 ISMD

( poniedziałek, g. 11.15 - 13.00 )

w składzie:

1. Dagmara Kwaśniewska

2. Katarzyna Sterna

Data odbycia zajęć:

20.10.2003 r.

Data oddania sprawozdania:

27.10.2003 r.

OCENA:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zaznajomienie się z zasadą działania manometrów naczyniowych o pochyłej rurce i mikromanometru kompensacyjnego Ascania.

2. Zakres wymaganych wiadomości.

Dawniej ciśnienie w danym punkcie obszaru ciekłego określano jako ciężar słupa cieczy o podstawie równej jedności i wysokości odpowiadającej głębokości rozpatrywanego punktu pod powierzchnią swobodna cieczy.

Określenie to jest ścisłe w odniesieniu do cieczy znajdującej się w jednorodnym polu ciężkości.

Dopiero matematyk Leonard Euler wprowadził określenie ciśnienia jako stosunku nieskończenie małej siły do elementu powierzchniowego, na który ta siła działa.

Iloraz różnicowy
nazywamy ciśnieniem średnim, działającym na powierzchnię ΔF, a iloraz różniczkowy
- ciśnieniem w rozpatrywanym punkcie cieczy.

Ciśnienie jest wektorem zwróconym ku powierzchni, na którą działa.

Ponieważ w zwykłych warunkach każde naczynie wypełnione cieczą jest otoczone powietrzem atmosferycznym, wywierającym ze wszystkich stron jednostajne ciśnienie, przeto mówiąc o ciśnieniu wewnątrz cieczy mamy najczęściej na myśli nadciśnienie p_n, czyli nadwyżkę ciśnienia bezwzględnego ponad ciśnienie barometryczne p_b.

Podciśnienie p_w - różnica między ciśnieniem barometrycznym, a ciśnieniem bezwzględnym

p_a - ciśnienie bezwzględne czyli absolutne, jest mierzone względem próżni doskonałej p=0.

Do pomiaru ciśnienia służą piezometry i manometry hydrostatyczne otwarte.

Manometr naczyniowy otwarty stanowi szklana rurka, wygięta w kształcie litery U, napełniona cieczą o znanej gęstości ρ. Przy pomocy takiej rurki łatwo można zmierzyć różnicę ciśnień powietrza zamkniętego w zbiorniku i otaczającego powietrza atmosferycznego. Lewe ramię tej rurki jest połączone ze zbiornikiem, w którym panuje ciśnienie p większe od ciśnienie otaczającego powietrza atmosferycznego. Prawe ramię rurki jest otwarte. Wobec nierówności ciśnień: p>p_a, w lewym ramieniu rurki swobodna powierzchnia cieczy obniży się, a w prawym podniesie się. Różnicę poziomów Δh można zmierzyć. W poziomej płaszczyźnie AB panuje w cieczy jednakowe ciśnienie w obu naczyniach. Zatem mamy:

P_A = p,

P_b = p_a + g ρΔh

a ponieważ p_A=p_B, otrzymujemy:

p-p_a=gρΔh

lub:

p- p_a = γh,

gdzie γ =gρ wyraża ciężar właściwy cieczy wypełniającej rurkę.

Barometr mierzy ciężar słupa powietrza znajdującego się w danym miejscu.

Za jednostkę ciśnienia barometrycznego obrano ciśnienie jakie wywiera słup rtęci o wysokości 760 mm umieszczony na poziomie morza na szerokości geograficznej 45° w temperaturze 0°C. Ten stan barometru przyjęto uważać za stan normalny atmosfery, a odpowiadające mu ciśnienie powietrza nazwano jedną atmosfera fizyczną ( 1 atm).

3. Schemat stanowiska

1 - statyw ze skalą wysokości

2 - naczynie z cieczą

3 - zawór odpowietrzający

4 - naczynie z cieczą

5 - mikromanometr kompensacyjny Ascania

6 - rurki

7 - manometr naczyniowy

4. Przebieg ćwiczenia

Sprawdzamy zestawienie i szczelność układu. Odpowietrzamy układ otwierając zawór a następnie go zamykamy. Pochyła rurka w manometrze 7 jest ustawiona na pozycji 1:5 Ustawiamy zbiornik 2 na dowolnie wybranej przez nas wysokości i ustalamy dowolne ciśnienie a następnie odczytujemy wskazania z obu manometrów (5 i 7). Powtarzamy pomiary dla innych ciśnień, zmieniając za każdym razem położenie naczynia z cieczą (2). Po wykonaniu 5 pomiarów odpowietrzamy układ i zmieniamy położenie pochyłej rurki w manometrze 7na pozycje 1:2. Zamykamy zawór, po czym ponownie wykonujemy w opisany powyżej sposób 5 pomiarów. Po wykonaniu ćwiczenia układ doprowadzamy do stanu pierwotnego.

5. Tabela pomiarowa.

Lp.	Odczyty wskazań mikromanometru kompensac. h mm H2O N/m^2		Odczyty wskazań mikrmanometru o poch. rurce L mm N/m^2		pk - pp N/m^2		Srednia wartość
1	6,1	59, 841	28	43,949	15,892	26,6 %	8,02 %
2	11,80	115,758	80	125,568	9,81	8,5 %
3	19,91	195,317	128	200,909	5,59	2,9 %
4	24,22	237,598	152	238,579	0,981	0,4 %
5	28,01	274,778	178	279,389	4,611	1,7 %
1	4,26	41,791	12	47,088	5,297	12,7 %		7,04%
2	8,54	83,777	24	94,176	10,399	12,4 %
3	12,34	121,055	33	129,492	8,437	7,0 %
4	17,92	175,795	46	180,504	4,709	2,7 %
5	23,10	226,611	58	227,592	0,981	0,4 %

6. Przykładowe obliczenia

p_w - gęstość wody dla danej temperatury T ( 1000 kg/m³),

g - przyspieszenie ziemskie ( 9,81 m/s²),

h - wartość w [mm] odczytana z mikromanometru kompensacyjnego;

np. :

Dane:

p_w = 1000 kg/m³

g = 9,81 m/s²

h = 6,1 mm = 0,0061 m - dana umieszczona w tabeli

p_k= 1000* 9,81*0,0061

p_k =59,841

Jednostki:

- stosunek przeniesienia manometru, np. 1:2 = 0,5

1:5 = 0,2

p_cm - gęstość cieczy manometrycznej, np. alkohol 0,8g/cm³ = 800 kg/m³,

g - przyspieszenie ziemskie ( 9,81 m/s²),

l - wartość z tabeli;

np. :

Dane:

p_cm= 800 kg/m³,

g = 9,81 m/s²,

dla 1:5: n = 0,2

l = 28 mm = 0,028 m

p_p = 0,2*800*9,81*0,028

p_p = 43,949

dla 1:2: n = 0,5

l = 12

p_p= 0,5*800*9,81*0,012

p_p= 47,088

Jednostki:

7. Wykres.

---