中国石油大学(华东)石油工程实验教学中心.ppt

中国石油大学 华东 石油工程实验教学中心 流体力学实验 系列教学课件 流体静力学实验 中国石油大学 华东 石油工程实验教学中心 主讲教师 倪玲英 一 实验目的要求 掌握用测压管测量流体静压强的技能 验证不可压缩流体静力学基本方程 通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨 进一步提高解决静力学实际问题的能力 测量压强的仪器 基本方程是什么 物理意义 二 实验装置 测压管 带标尺的测压管 液面计 真空测压管 U形测压管 加压打气球 通气阀 截至阀 油柱 水柱 减压放水阀 图1 三 实验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 或 压力水头 速度水头 三 实验原理 图2 图3 测定油的相对密度do 四 实验方法与步骤 1 各阀门的开关 Step1 搞清仪器组成及其用法 包括 2 加压方法关闭所有阀门 包括截止阀 然后用打气球充气 3 减压方法开启减压放水阀放水 4 检查密封加压后检查测管液面高程是否恒定 若下降 表明漏气 应查明原因并加以处理 四 实验方法与步骤 Step2 记录仪器编号及各常数 Step3 量测点静压强 压强用cmH2O表示 打开通气阀 记录 0和 H 打开放水阀 降压 要求其中一次pB 0 测记 0及 H p0 0 p0 0 p0 0 关闭通气阀及截止阀 加压 测记 0及 H 0 H H B 思考 此时实验仪器中存在负压的区域 四 实验方法与步骤 Step4 测出真空测压管插入小水杯中的深度 Step5 测定油的相对密度do 1 开启通气阀 使得p0 0 2 关闭通气阀 打气加压 微调放气螺母使U形管中水面与油水交界面齐平 图2 测记 0及 H 3 打开通气阀 待液面稳定后 关闭所有阀门 然后开启放水阀降压 使U形管中的水面与油面齐平 图3 测记 0及 H 此过程反复进行3次 此过程亦反复进行3次 思考 假如有一根直尺 能否用更简单的方法测量油的相对密度 关闭通气阀 打开截止阀 加压直至真空测压管有气泡冒出 测记 0及 H 五 实验成果及要求 1 记录有关常数 2 验证水静力学基本方程 3 求出油的相对密度 o N cm3 4 测出真空测压管插入小水杯水中深度 h4 cm 实验装置台号No B cm C cm D cm w N cm3 六 实验分析与讨论 1 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线 2 当pB 0时 试根据记录数据确定水箱内的真空区域 3 若再备一根直尺 试采用另外最简便的方法测定do 4 如测压管太细 对测压管液面的读数将有何影响 5 过C点作一水平面 相对管1 2 5及水箱中液体而言 这个水平面是不是等压面 哪一部分液体是同一等压面 六 实验分析与讨论 1 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线 测压管水头指z p 即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度 测压管水头线是指测压管液面的连线 从实验直接观察可知 同一静止液面的测压管水头线是一根水平线 六 实验分析与讨论 2 当pB 0时 试根据记录数据确定水箱内的真空区域 以p0 0时 第二次B点测量数据 表1 1 为例 此时pB 0 6cm 0 相应容器的真空区域包括以下三部分 1 过测压管液面 h 1 2cm 做一水平面 由等压原理知 相对测压管及水箱内的水体而言 该水平面为等压面 均为大气压强 故该平面以上由密封的水 气所占的空间区域 均为真空区域 2 同理 过箱顶小水杯的液面作一水平面 真空测压管中 该平面以上的区域也是真空区域 3 在U形测压管5中 自水面向下深度为12 8cm的一段水柱也是真空区 这段高度与测压管液面低于水箱液面的高度相等 亦与真空测压管液面高于水杯液面高度相等 均为12 8cm 六 实验分析与讨论 3 若再备一根直尺 试采用另外最简便的方法测定do 最简单的方法 是用直尺分别测量水箱内通大气的情况下 U形测压管油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度hw和ho 由式 whw oho 从而求得do 六 实验分析与讨论 4 如测压管太细 对测压管液面的读数将有何影响 一般说来 当玻璃测压管内径大于10mm时 毛细管影响可以忽略不计 另外 当水质不好时 减小 毛细高度较纯净水也减小 当采用有机玻璃管作为测压管时 浸润角 较大 其h较普通玻璃小 如果用同一根测压管测量液体相对压差值 则毛细现象无任何影响 因为测量高低压强时均有毛细现象 在计算压差时 相互抵消了 六 实验分析与讨论 5 过C点作一水平面 相对管1 2 5及水箱中液体而言 这个水平面是不是等压面 哪一部分液体是同一等压面 不全是等压面 它仅相对于1 2及水箱中的液体而言 这个水平面才是等压面 因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面 1 重力液体 2 静止 3 连通 4 连通介质为同一均匀液体 5 同一水平面 而管5与水箱之间不符合条件 4 因此 相对管5和水箱中的液体而言 该水平面不是等压面