Билет 10. Гидравлический парадокс

Ответ:

прибор для измерений давления жидкости и газа. В зависимости от конструкции чувствительного элементаразличают манометры жидкостные, поршневые, деформационные и пружинные (трубчатые, мембранные,сильфонные). Существуют абсолютные манометры – измеряют абсолютное давление от нуля (полноговакуума), манометры избыточного давления – измеряют разность между давлением в какой-либо системе иатмосферным давлением, барометры (для измерений атмосферного давления), дифманометры (дляизмерений разности двух давлений, каждое из которых отличается от атмосферного), вакуумметры (дляизмерений давления, близкого к нулю)в вакуумной технике. Основной конструктивный элемент манометрачувствительный элемент, являющийся первичным преобразователем давления. Кроме манометров снепосредственным отсчётом, широко применяются бесшкальные манометры с унифицированнымипневматическими или электрическими выходными сигналами, используемые в системах контроля,автоматического регулирования и управления различными технологическими процессами

15. какой прибор используется для измерения вакуума?

Вакуумме́тр (от вакуум и греч. metreo — измеряю) — вакуумный манометр, прибор для измерения давления разрежённых газов.

По принципу действия вакуумметры можно подразделить на следующие типы:

классические — являются обычными манометрами (жидкостными либо анероидами) для измерения малых давлений. В жидкостных вакуумметрах в измерительном колене применяется масло с известной плотностью и с по возможности малым давлением пара с тем, чтобы не нарушать вакуум. Обычно жидкостные манометры изолируют от остальной вакуумной системы при помощи азотных ловушек — специальных устройств наполняемых жидким азотом и служащих для вымораживания паров рабочего вещества манометра. Область измеряемых давлений от 10 до 100000 Па.

ёмкостные — основаны на изменении ёмкости конденсатора при изменении расстояния между обкладками. Одна из обкладок конденсатора выполняется в виде гибкой мембраны. При изменении давления мембрана изгибается и меняет ёмкость конденсатора, которую можно измерить. После градуировки возможно использовать прибор для измерения давлений. Область измеряемых давлений от 1 до 1000 Па.

терморезисторные — работают в мостовой схеме, стремящейся поддерживать постоянное сопротивление (а значит температуру) терморезистора, открытого измеряемому давлению. Чем выше давление газа, тем большую мощность нужно подводить к терморезистору для поддержания неизменной температуры. Соответственно, между давлением и напряжением на датчике (током через него) имеется однозначная зависимость. Если терморезистором является платиновая нить, то такой датчик называется манометром Пирани. Примером могут служить отечественные датчики ПМТ-6-3. Терморезисторные манометры применяются для измерения давлений от 10−3 до 760 и более Torr

термопарные — принцип действия основан на охлаждении за счёт теплопроводности. Термопара находится в контакте с нагреваемым проводом. Чем лучше вакуум, тем меньше теплопроводность газа, и следовательно выше температура проводника (теплопроводность разрежённого газа прямо пропорциональна его давлению). Проградуировав подключенный к термопаре милливольтметр при известных давлениях можно использовать измеряемое значение температуры для определения давления. К термопарным относятся, например, отечественные датчики ПМТ-2 и ПМТ-4М. Область измеряемых давлений от 10−3 до 10 Torr

ионизационные — принцип действия основан на ионизации газа. По сути, представляют собой вакуумный диод, на анод которого подано положительное, а на дополнительный электрод, называемый коллектором, большое отрицательное напряжение. При понижении давления газа уменьшается число атомов, способных подвергнуться ионизации, и соответственно ионизационный ток (ток коллектора), текущий между электродами при данном напряжении. Область измеряемых давлений от 10−12 до 10−1 Torr. Подразделяются на вакуумметры с холодным катодом (Пеннинга и магнетронные) и с накаливаемым катодом. К последним относится датчик ЛМ-2 с постоянной 105мкА/мм.рт.ст.

альфатрон — разновидность ионизационного вакуумметра. Отличается от последнего тем, что для ионизации используются не электроны, а альфа-частицы, испускаемые источником (порядка 0,1-1мКюри) на радии или плутонии. Альфатроны проще, надежнее, и точнее вакуумметров с катодом, но из-за низкой чувствительности, требующей очень сложной схемы измерения сверхмалых токов, не могут их заменить. Обычно используются в том же диапазоне давлений, что и термопарные (терморезисторные) вакуумметры.

Термопарный и ионизационный вакууметры широко применяются в промышленности и экспериментах, так как являются массовыми, хорошо повторяемыми приборами. Практически все выполняются в виде электронных ламп со стеклянным отростком, соединяющимся с исследуемым объёмом с помощью шланга или припаивания.

Предел измерений

Напрямую следует из его типа, поскольку назначение у этих приборов одно и то же, а вот точность и предел измерений достаточно сильно отличаются. Так механическими, можно измерять разрежение до 100 Па (1 Па = 10−5 Бар), жидкостными – до 0,1 Па, тепловыми – до 0,001 Па, а компрессионными – до 0,001 Па (для примера, ионизационные вакуумметры способны измерить разрежение до 10−8 Па, и это не предел).

Устройство вакууметра

Есть всего два основных элемента: один из них преобразует в электрический сигнал любые изменения состояния чувствительного элемента, другой - оценивает этот сигнал, пересчитывает в единицы давления, и информирует пользователя прибором о степени разрежения на контролируемом участке технологической линии или отдельного механизма. С механическими (анероидами) еще проще: ввернул - и считывай показания по стрелке (поскольку оба элемента объединены в одном корпусе прибора)

Измерительный блок вакуумметра – часть вакуумметра, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, и содержащая блок питания и все электрические цепи, необходимые для работы вакуумметра. В настоящее время среди ведущих мировых производителей вакуумного измерительного оборудования наблюдается тенденция объединения в одном компактном корпусе измерительного блока и преобразователя давления, вакуумметры имеющие такую конструкцию получили название компактные моноблочные вакуумметры.

Отсчетное устройство вакуумметра – часть измерительного блок вакуумметра, предназначенная для отсчитывания значения измеряемой величины. Как правило в современных вакуумметрах отсчетное устройство представляет собой жидкокристаллический дисплей.

Блок управления

Применение:

Область применения вакуумметров достаточно широка: они используются и в промышленности, и в быту - везде, где нужно знать и регулировать давление: для контроля работы вакуумных насосов, степени разрежения в маслопроводах или технологических полостях, в лабораторных исследованиях, для обслуживания кондиционеров, в автосервисах - для измерения давления во впускном коллекторе.

16.недостаток,до какого давления называется вакуумом?

Гидростатическое давление делится на полное или абсолютное, избыточное (манометрическое) и недостаточное (вакуумметрическое). Полное или абсолютное гидростатическое давление в любой точке или сечении жидкости равно внешнему давлению на ее свободной поверхности, сложенному с давлением столба жидкости, у которого основание равно единице площади, а высота - глубине погружения точки или сечения в жидкость. Разность между абсолютным гидростатическим и атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением, характеризующим избыток давления по сравнению с атмосферным. Если на поверхности жидкости давление больше атмосферного, то избыточное давление в рассматриваемом случае будет равно: таким образом, избыточное давление в ном случае создается как за счет веса столба жидкости, так и за счет разности давлений.

Вакуумом (вакуумметрическим давлением) называется разность между атмосферным и абсолютным давлением, характеризующая недостаток давления до окружающего атмосферного

.

17. Назовите ученых, которые изобрели в 1643 году барометр?

Опыт Торричелли В 1643 году показал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани провёл опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр. Использовал стеклянную трубку длиной 1 метр, запаянную с одного конца. И наполненную ртутью. Закрыв открытый конец трубки, он перевернул её в чашку с ртутью. После того как он открыл конец трубки, часть ртути вылилась, а часть осталась. Над ртутью в трубке образовалось безвоздушное пространство. Сила тяжести заставляет ртуть двигаться вниз. На поверхность ртути в чашке действует давление атмосферы. Оно передаётся во всех направлениях. Столбик ртути перестаёт двигаться, когда все силы уравновесятся, то есть давление столба ртути станет равным давлению атмосферы.

18. Какой вид барометра изобрел Люсьен Види в 1844 году?

В 1844 г. Люсьен Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получивший название барометр-анероид (от греческого слова "анерос" - безжидкостный).
Его основной частью является круглая металлическая коробка, из которой откачали воздух. При повышении атмосферного давления коробка сжимается, и ее верхняя поверхность начинает тянуть прикрепленную к ней пружину. При уменьшении давления пружина разгибается, и верхнее основание коробки приподнимается. К пружине с помощью передаточного механизма прикреплена стрелка-указатель. Эта стрелка перемещается по шкале, показывая повышение или понижение атмосферного давления.

19. При каких обстоятельствах в 1985 году инженер Шинц изобрел манометр?

Изобретение манометра с трубчатым чувствительным элементом было случайным. Шинцувидел как строители для восстановления формы трубки изогнутой по спирали один ее конец заглушили, подали в нее давление воды, при этом спираль разогнулась. Этим эффектом воспользовался немецкий инженер Шинц при создании трубчатого чувствительного элемента для измерения давления в 1845 году.Производство трубчатых деформационных манометров организовал француз Бурдон получивший патент в 1849 году (Бурдоновская трубка).

20. Запишите формулу для определения давления жидкости на дно цилиндра

F = ρ₀ ghS = ρ₀ gh

где ρ₀ — плотность жидкости;

g — модуль ускорения свободного падения;

h — высота столба жидкости;

S — площадь дна сосуда.

S = - площадь круга

21. Как называют движение жидкостей? движение жидкости называют течением, а совокупность частиц движущейся жидкости потоком.

22.Что называют потоком?

Поток - постоянное перемещение масс жидкости или газа в определенном направлении

23. Как можно проявить линии тока жидкости?

Траектория движения частицы жидкости – это маршрут движения отдельной частицы жидкости в пространстве.
При установившемся движении траектория движения частиц жидкости постоянна во времени.
При неустановившемся движении траектория движения частиц постоянно претерпевает изменения во времени, поскольку происходит смена скорости течения по величине и по направленности.
Траектория движения демонстрирует маршрут, пройденный частицей жидкости за обозначенный временной отрезок.
Гидродинамика. Траектория движения частицы жидкости. Линия тока.
Линия тока – это линия, прочерченная через ряд точек в движущейся жидкости таким способом, что во всякой из этих точек векторы скорости в данный момент времени касательны к ним. Это понятие характерно для способа Эйлера.
Линия тока описывает некоторую мгновенную характеристику потока, объединяя различные частицы жидкости, располагающиеся на линии тока в избранный момент, и демонстрирует направление вектора скорости частиц в этот момент.
Разница между этими двумя понятиями в том, что траектории частицы демонстрирует путь движения одной частицы жидкости за определенный промежуток времени, а линия тока объединяет различные частицы и дает некоторую мгновенную характеристику движущейся жидкости в момент времени.

Через выбранную точку в определенный временной отрезок существует возможность провести исключительно единственную линию тока.
В этом заключается преимущество линий тока перед траекториями частиц. Через всякую точку может проходить множество траекторий частиц. Траектории могут самопересекаться и быть запутанными. Линии тока не пересекаются ни сами с собой, ни друг с другом, потому как в точке пересечения вектор скорости в анализируемый момент имел бы два различных направления, что физически не реально.
Когда на выбранном участке движущейся жидкости величина и направление скорости и гидродинамическое давление с течением времени постоянные величины (то есть движение можно считать установившимся), то и линия тока, и траектория частицы, оказавшейся на ней, совпадают во времени, т.е. постоянны. При описанных условиях траектории частиц выступают и линиями тока.
Резюмируя получаем, что траектория частицы фиксирует положение одной и той же частицы с течением времени; линия тока указывает направление скоростей разных частиц в один и тот же момент времени.

24. Запишите соотношение объясняющее неразрывность (потока)жидкостей?

Основные соотношения теории упругости
Для вывода основных дифференциальных уравнений фильтрации упругой жидкости в упругой пористой среде необходимо воспользоваться уравнением неразрывности потока, уравнениями состояния пористой среды и насыщающей ее жидкости и уравнениями движения. При этом используем подход, развитый в гл. 2, в соответствии с которым в качестве уравнения состояния среды и жидкости используются упрощенные эмпирические соотношения. Как показывают результаты лабораторных экспериментов на образцах пород-коллекторов, а также опыт разработки месторождений, в ряде случаев наряду с изменением пористости вследствие происходящих деформаций существенны изменения проницаемости пластов. Особенно это относится к глубокозалегающим нефтяным и газовым месторождениям. Это вызывает необходимость учета в фильтрационных расчетах как при упругом, так и при других режимах фильтрации изменений проницаемости с изменением пластового давления (см. гл. 2). Развитию теории упругого режима с учетом этого фактора посвящено большое число исследований. Однако изложение этого раздела в более общей постановке, предусматривающей также введение в уравнения фильтрации зависимости проницаемости от давления, заметно усложнит изложение, поэтому авторы считают целесообразным, сохранив традиционный подход, рекомендовать читателям обратиться к монографиям, посвященным этому вопросу.