Техника безопасности при проведении лабораторных работ

Площадь поперечного сечения трубы , см²

Расход воды , см³/с

Средняя скорость течения , см/с

Коэффициент кинематической вязкости , см²/с

Число Рейнольдса

Режим движения жидкости

Техника безопасности при проведении лабораторных работ

1. Общие требования:

1. Все студенты, связанные с работой в лаборатории, обязаны пройти инструктаж по безопасному выполнению работ, о чем расписываются в журнале инструктажа по технике безопасности.

2. К работам по эксплуатации электроустановок до 1000 В (установочных, осветительных, технических средств обучения и электрических машин) допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и инструктаж по охране труда. Не электротехническому персоналу, эксплуатирующему электроустановки до 1000 В, прошедшему инструктаж и проверку знаний по электробезопасности, присваивается I квалификационная группа допуска с оформлением в журнале установленной формы с обязательной росписью проверяющего и проверяемого.

3. Все лица, связанные с работой в лаборатории, должны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, установленные режимы труда и отдыха.

4. При работе в лаборатории и эксплуатации электроустановок до 1000 В возможно воздействие на работающих следующих опасных производственных факторов:

- поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям;

- неисправности изоляции или заземления;

- воздействие влажности.

5. Действие факторов: вследствие неисправности кабеля, электрической вилки (розетки) или замыкания цепи работающий попадает под напряжение.

6. При эксплуатации электроустановок до 1000 В в лаборатории должны использоваться следующие средства индивидуальной защиты: указатель напряжения, инструмент с изолированными ручками.

7. Лица, эксплуатирующие электроустановки до 1000 В, обязаны строго соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения, а также отключающих устройств (рубильников) для снятия напряжения.

8. О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить администрации ПГТУ. При неисправности электроустановки прекратить работу, снять с нее напряжение и сообщить администрации учреждения.

9. В процессе эксплуатации электроустановок персонал должен соблюдать правила использования средств индивидуальной защиты, соблюдать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.

10. Оборудование, установки, приборы, инструменты должны использоваться только по прямому назначению.

11. В лаборатории должны проводиться только те виды работ, которые соответствуют плану работы лаборатории. Запрещается проводить другие виды работ.

12. Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда.

2. Требования безопасности перед началом работы:

1. Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности на рабочем месте и получить дополнительный инструктаж, о чем делается соответствующая запись в журнале инструктажа по технике безопасности.

2. Привести в порядок свою рабочую одежду.

3. Проверить освещение рабочего места – оно должно быть достаточным, свет не должен слепить глаза.

4. Проверить отсутствие внешних повреждений электроустановки, наличие и исправность контрольных, измерительных и сигнальных приборов, тумблеров, переключателей и т.п.

5. Убедиться в целостности крышек электророзеток и выключателей, электровилки и подводящего электрокабеля.

6. Убедиться в наличии и целостности заземляющего проводника корпуса электроустановки.

7. Проверить наличие и исправность средств индивидуальной защиты, отсутствие их внешних повреждений.

8. Внимательно осмотреть рабочее место и привести его в порядок, убрать посторонние предметы.

9. Запрещается:

- производить работу установки без разрешения руководителя;

- включать силовые и осветительные рубильники без разрешения руководителя;

- входить в силовые и моторные отделения без особого разрешения руководителя работ;

- включать схему, работающую под напряжением, без предварительной проверки и без разрешения руководителя;

- работать с незаземленным оборудованием. Отключать и обрывать провода защитного заземления;

- снимать и перевешивать предупреждающие и запрещающие плакаты.

3. Требования безопасности во время работы:

1. Перед включением электроустановки в электрическую сеть, при необходимости, встать на диэлектрический коврик (если покрытие пола выполнено из токопроводящего материала).

2. Не включать электроустановку в электрическую сеть мокрыми и влажными руками.

3. Соблюдать правила эксплуатации электроустановки, не подвергать ее механическим ударам, не допускать падений.

4. Не касаться проводов и других токоведущих частей, находящихся под напряжением, без средств индивидуальной защиты.

5. Запрещается передвижение по лаборатории без необходимости.

6. Запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде, а также вешать ее на лабораторное оборудование.

7. Все работающие в лаборатории обязаны бережно относиться к оборудованию.

8. Следить за исправной работой электроустановки, целостностью изоляции и заземления.

9. Не разрешается работать на электроустановках в случае их неисправности, искрения, нарушения изоляции и заземления.

10. В случае пореза следует оказать первую помощь пострадавшему, воспользоваться аптечкой, остановить кровотечение, обратиться к преподавателю.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях:

1. При появлении неисправности в работе электроустановки, искрении, нарушении изоляции проводов или обрыве заземления, прекратить работу, отключить общий рубильник и закрыть все задвижки и краны. Сообщить администрации ПГТУ о случившемся. Работу продолжать только после устранения неисправности электриком.

2. При обнаружении оборванного электрического провода, свисающего или касающегося пола (земли), не приближаться к нему, немедленно сообщить администрации учреждения, самому оставаться на месте и предупреждать других людей об опасности.

3. В случае загорания электроустановки, немедленно отключить ее от электрической сети, а пламя тушить только песком, углекислотным или порошковым огнетушителем.

4. При поражении электрическим током немедленно отключить напряжение; при отсутствии дыхания и пульса у пострадавшего сделать ему искусственное дыхание или провести непрямой (закрытый) массаж сердца до восстановления дыхания и пульса, сообщить о несчастном случае администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

5. После происшедшего несчастного случая выяснить причины аварии и пути ее устранения.

Требования безопасности после окончания работы

1. Отключить электроустановку от электрической сети. При отключении от электророзетки не дергать за электрический шнур (кабель).

2. Закрыть все водопроводные краны и задвижки.

3. Привести в порядок рабочее место.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Краткое описание работы, ее цель.

При выполнении данной работы студенты проводят опытную проверку основного уравнения гидростатики; знакомятся с измерительными приборами – пьезометрами, манометрами и вакуумметрами, с помощью которых измеряют вакуум и избыточное давление внутри жидкости и в замкнутой воздушной области над поверхностью жидкости.

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Понятие гидростатического давления, его свойства. Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Понятие избыточного (манометрического) и вакуумметрического давлений. Приборы для измерения избыточного и вакуумметрического давлений: пьезометр, манометр, вакуумметр. Удельная потенциальная энергия жидкости – пьезометрический напор.

Литература: [3, с.23, 28-31], [8, с.13-15], [14, с.27-37].

Форма отчета.

Таблица 1.1 – Регистрация и обработка опытных данных

№ опыта	Давление на свободной поверхности	Давление у дна сосуда	Определение абсолютного гидростатического давления по уравнению гидростатики
Показания приборов	Абсолютное давление , Па	Показания приборов	Абсолютное давление , Па
манометр, кг/ссм²	вакуумметр, кгс/см²	пьезометр, м	манометр, кгс/см²	Показание водомерной трубки , м	Абсолютное давление , Па

7. Контрольные вопросы:

1. Записать и пояснить основное уравнение гидростатики.

2. Дать определение абсолютного, избыточного (манометрического) и вакуумметрического давления.

3. Каковы единицы измерения гидростатического давления? Какова между ними взаимосвязь?

4. Какие приборы служат для измерения избыточного (манометрического) давления? Расскажите о принципе их действия и пределах измеряемых величин.

5. Какими приборами можно измерить вакуум? Расскажите о принципе их действия и пределах измерений.

6. Назовите простейший прибор для измерения гидростатического давления.

7. Как изменяется избыточное давление с изменением глубины погружения точки?

10. Каково максимальное значение вакуума?

11. Что называется вакуумметрической высотой? Что она измеряет?

12. Что называется пьезометрической высотой? Что измеряется ею?

13. Что называется пьезометрическим напором? Каков его геометрический и энергетический смысл?

14. Какой высотой водяного столба создается гидростатическое давление, равное одной технической атмосфере?

15. Что называется плотностью и объемным весом жидкости? Как они взаимосвязаны? Каковы единицы их измерения в системе СИ?

Лабораторная работа № 2

В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ СОСУДЕ,

Форма отчета.

Таблица 2.1 – Регистрация и обработка опытных данных [13]

№ точки	Отсчет по горизонтальной рейке , см	Радиус вращения точки , см	Отсчет по мерной игле , см	Превышение точки над вершиной параболоиды вращения
по опыту , см	по расчету , см	расхождение , %

7. Контрольные вопросы:

1. Дать определение относительного и абсолютного покоя жидкости.

2. Что называется «поверхностью равного давления? »

3. Записать уравнение поверхности равного давления и пояснить его.

4. Записать, чему равна сила тяжести и ее единичная проекция на оси координат.

5. Записать, чему равна сила инерции и ее единичная проекция на оси координат.

6. Какова форма свободной поверхности в рассматриваемом случае вращающегося сосуда и при абсолютном покое жидкости?

7. Как определить гидростатическое давление в любой точке дна и стенки вращающегося сосуда?

8. Как определить полную высоту параболоида вращения?

9. Насколько опускается вершина параболоида и поднимаются его концы относительно первоначального уровня жидкости в сосуде?

10. Как определить гидростатическое давление в любой точке дна и стенки вращающегося сосуда?

11. Есть ли разница в величине гидростатического давления на дно и стенки сосуда до начала вращения его и во время вращения?

12. Как вычислить силу избыточного давления на дно сосуда?

13. Назвать примеры относительного покоя жидкости, встречающиеся в технике.

Лабораторная работа № 3

Порядок проведения опытов.

1) До начала опытов следует заполнить напорный бак 1 водой, а бачок 4 – подкрашенной жидкостью.

2) С помощью крана 3 устанавливают в трубе 2 небольшой расход, при котором имеет место ламинарный режим.

3) Постепенным открытием краника 10 по трубке 5 подается красящая жидкость в виде тонкой струйки.

4) Наблюдая ламинарный режим, измеряют расход, засекая время наполнения мерного бака.

5) Постепенное открытие крана 3 приводит к увеличению скорости течения в трубе, появлению колебаний, а при достижении критической скорости – к быстрому перемешиванию окрашенной струйки с потоком воды. Вновь производятся замеры расхода.

6) После выполнения замеров при ламинарном, турбулентном режиме и в момент смены режимов замеряется температура воды в напорном баке.

Форма отчета.

Таблица3.1 – Регистрация опытных данных [13]

№ опыта	Диаметр трубы , см	Объем воды , см³	Время наполнения бака , с	Температура воды , º С

Таблица3.2 – Обработка опытных данных

7. Контрольные вопросы:

1. Какие существуют режимы движения жидкости? Чем они визуально отличаются друг от друга?

2. Что называется числом Рейнольдса? Каково его критическое значение?

3. Что называется критической скоростью?

4. Как определить режим движения в трубе по величине критической скорости?

5. Как установить наличие того или другого режима не визуально, а расчетным путем?

6. Как влияют геометрические размеры потока на установление того или иного режима движения жидкости?

7. Как влияет вязкость на режим движения?

8. Как влияет температура на режим движения?

9. Что называется вязкостью? Сформулируйте закон Ньютона о трении.

10. Какими коэффициентами оценивается вязкость жидкости?

11. Каково практическое приложение знания режимов жидкости?

Лабораторная работа № 4

Порядок проведения опытов.

Установив произвольное открытие вентиля 4, выждать некоторое время, чтобы течение в трубе стало установившимся. Замерить показания пьезометров по миллиметровой шкале. Одновременно замерить объем воды, поступившей в мерную емкость, засекая при этом время ее наполнения.

Повторить опыты 3-4 раза при разных произвольных положениях вентиля 4.

Все опытные данные заносятся в соответствующую таблицу отчета.

Форма отчета.

Таблица 4.1 – Регистрация опытных данных [13]

Таблица 4.2 – Обработка опытных данных [13]

№ опыта	Площадь поперечного сечения патрубка , см²	Разность показаний пьезометров , см	Расход воды, см³/с	Коэффициент расхода
по опыту	по формуле

7. Контрольные вопросы:

1. Каково назначение водомера Вентури? На каком принципе основана работа водомерных устройств?

2. Запишите уравнение Бернулли и дайте геометрическую и физическую интерпретацию уравнения.

3. Что называется пьезометрической высотой и пьезометрическим (статическим) напором?

4. Покажите на рисунке разность пьезометрических высот и пьезометрических напоров при горизонтальном и наклонном положении водомера.

5. Изменяются ли формулы для определения расхода водомера при наклонном положении водомера?

6. Записать и пояснить уравнение неразрывности потока.

7. В какой зависимости находится соотношение между скоростями в сечениях водомера от соотношения диаметров в этих сечениях?

8. Как определить константу и чему она равна?

9. Какого рода потери имеются в водомере? Пояснить влияние потерь при вычислении теоретического расхода.

10. Чем вызвано введение коэффициента в формулу расхода?

11. Пояснить, зачем устраивается суженная вставка между конусами водомера.

12. Что называется диффузором и конфузором?

Лабораторная работа № 5

Порядок проведения опытов.

Работа проводится на модуле М3 (рис. 5.2). Для выполнения работы необходимо:

- включить насос H1 на панели управления и установить необходимый расход с помощью вентилей В2, В1 и выходного вентиля модуля В5,

- наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения,

- произвести измерения расхода воды по ротаметрам и показаний пьезометров.

Форма отчета.

Таблица 5.1 – Регистрация и обработка опытных данных

№ пьезометра
, см
, см
, см²
, см
, см

7. Контрольные вопросы:

1. Что называется установившимся и неустановившимся напорным и безнапорным движением жидкости?

2. Что называется идеальной и реальной жидкостью? Какими свойствами наделяется идеальная жидкость?

3. Напишите уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости и дайте его физическую и геометрическую интерпретацию.

4. Напишите уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости и дайте его интерпретацию.

5. Напишите уравнение Бернулли для целого потока и дайте его интерпретацию.

6. Что измеряется пьезометрической трубкой?

7. Что измеряется скоростной трубкой? Каков принцип ее работы?

8. Объясните смысл коэффициента кинетической энергии .

9. Что называется гидравлическим и пьезометрическим уклоном?

10. Условия применимости уравнения Бернулли.

11. Объяснить построение графика напоров.

Лабораторная работа №6

Порядок проведения опытов.

1. Открывается задвижка 5 на подающем трубопроводе.

2. Открытием крана 3 в конце опытного трубопровода устанавливается произвольно некоторый расход воды.

3. Фиксируются показания пьезометров и одновременно производится измерение расхода объемным способом. Для этого по секундомеру отмечается время наполнения мерной емкости .

Поскольку участок трубы с повышенной шероховатостью (Б) является продолжением участка нормальной шероховатости, то расход воды по обоим трубам один и тот же.

4. Концевым краном 3 изменяется расход воды в опытном трубопроводе и повторяются измерения пьезометрических высот и расхода.

5. Замеряется температура воды в мерном баке.

Все данные измерений заносятся в табл. 6.1.

Форма отчета.

Таблица 6.1 – Регистрация опытных данных [13]

№ п/п	Измеряемые величины	Обозначения	Ед.изм.	Труба нормальной шероховатости	Труба повышенной шероховатости
Опыт 1	Опыт 2	Опыт 1	Опыт 2
	Диаметр трубы		см
	Длина трубы		см
	Показание пьезометра в начале участка		см
	Показание пьезометра в конце участка		см
	Время наполнения мерной емкости		с
	Объем мерной емкости		см³
	Температура воды	t

Таблица 6.2 – Обработка опытных данных [13]

№ п/п	Вычисляемые величины	Обозначения	Ед.изм.	Труба нормальной шероховатости	Труба повышенной шероховатости
Опыт 1	Опыт 2	Опыт 1	Опыт 2
	Расход		см³/с
	Коэффициент кинематической вязкости		см²/с
	Площадь сечения		см²
	Путевые потери напора		см
	Средняя скорость течения		см/с
	Число Рейнольдса		–
	Коэффициент трения по опыту		–
	Коэффициент трения по формулам		–
	Гидравлический уклон		–
	Гидравлический радиус		м
	Скоростной множитель (коэфф. Шези)		м^1/2/с
	Коэффициент шероховатости		–
	Скоростной напор		см

7. Контрольные вопросы:

1. Какие виды движения жидкости знаете? Охарактеризовать их.

2. Какие режимы движения жидкости знаете? Как отличить один от другого визуально и при расчетах?

3. Записать уравнение Бернулли и пояснить, для каких условий оно действительно.

4. Записать уравнение Бернулли и пояснить энергетический (физический) смысл.

5. Записать уравнение Бернулли и пояснить его геометрический смысл (с рисунком).

6. Пояснить размерность членов уравнения Бернулли.

7. Что называется пьезометрическим напором? Записать формулу пьезометрического напора.

8. Что называется гидродинамическим напором? Записать формулу гидродинамического напора.

9. Какие есть виды потерь напора? Чем они обусловлены? В каких единицах измеряются?

10. Как лабораторным путем определить потери на каком-либо участке трубы?

11. От каких факторов зависят потери напора? Записать и пояснить формулу Дарси-Вейсбаха.

12. В чем разница между гидравлически гладкой и гидравлически шероховатой трубой?

13. В чем разница между гидравлически гладкой и технически гладкой трубой?

14. Пояснить влияние шероховатости стенок трубы на величину путевых потерь.

15. В чем проявляется влияние режима движения жидкости на величину потерь напора по длине?

16. Как определить режим движения в трубе?

17. Что называется гидравлическим уклоном? пьезометрическим уклоном? Записать их выражения.

18. Пояснить построение графика напоров (по опытному графику).

Лабораторная работа №7

Порядок проведения опытов.

Работа выполняется на модуле М2 (рис 7.1).

Рис. 7.1. Схема модуля М2 «Потери напора на внезапном расширении»

Для выполнения работы необходимо:

- включить насос H1 на панели управления (рис 5.1);

- установить необходимый расход с помощью вентилей В2, В1 и выходного вентиля модуля В4 (рис 5.1).

Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения, и произвести измерения:

- расхода воды по ротаметрам;

- показаний пьезометров.

После занесения данных измерений в таблицу изменить расход с помощью вентиля В4 и после достижения установившегося режима повторить все измерения. Для надежной серии опытов рекомендуется произвести их не менее чем для трех расходов.

Форма отчета.

Таблица 7.1 – Регистрация и обработка опытных данных

№ пьезометра

, см

, см²

, см

по опыту, см

по опыту

по теореме Борда

7. Контрольные вопросы:

1. Какие два вида потерь напора вы знаете? Охарактеризуйте их.

2. Что называется местной потерей напора?

3. Какова формула местных потерь?

4. Чем обусловлено наличие местных потерь?

5. Перечислите местные сопротивления в трубопроводах.

6. Как определить коэффициент местного сопротивления в лабораторных условиях?

7. От каких факторов зависят коэффициенты различных местных сопротивлений?

8. В каких единицах измеряются местные потери?

9. В каком случае применяется теорема Борда? Какова ее формулировка?

10. Какие способы измерения расхода в лабораторных условиях вы знаете?

Лабораторная работа №8

Порядок проведения опытов.

Устанавливают сначала диск с отверстием и наполняют бак до наивысшего уровня (до перелива), который должен поддерживаться на постоянной высоте. По шкале водомерного стекла определяют напор истечения. Далее открывают затвор 5, закрывающий отверстие, и одновременно включают секундомер для определения времени наполнения мерной ёмкости. Затем устанавливают следующий диск с насадком и повторяют опыт.

Форма отчета.

Таблица 8.2 – Регистрация и обработка опытных данных [13]

№п/п	Измеряемые величины	Обозначения	Ед. изм.	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт
1.	Диаметр входного отверстия		см
2.	Площадь сечения отверстия		см²
3.	Напор		см
4.	Продолжительность опыта		с
5.	Объем воды в мерном сосуде		см³
6.	Вакуумметрическая высота		см

Таблица 8.3 – Обработка опытных данных [13]

№п/п	Вычисляемые величины	Обозначения	Ед.изм.	Отверстие в тонкой стенке	Цилиндрический внешний насадок	Конический сходящийся насадок
1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт	1 опыт	2 опыт
1.	Расход		см³/с
2.	Коэффициент расхода		–
3.	Коэффициент сжатия струи		–	0, 64	1, 0	0, 98
4.	Коэффициент скорости		–
5.	Скорость истечения		см/с
6.	Отношение		–	–	–		–	–

7. Контрольные вопросы:

1. Дайте определение терминов: «тонкая стенка», «малое отверстие».

2. Объясните виды сжатия струи при истечении из отверстия в тонкой стенке. Чем обусловлено сжатие струи?

3. Какими коэффициентами характеризуется истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке и какова их взаимосвязь?

4. Что характеризует коэффициент скорости и от чего он зависит?

5. Напишите формулу скорости и расхода из отверстия и насадка в атмосферу.

6. Чем отличаются формулы скорости и расхода при истечении через незатопленное и затопленное отверстие (или насадок)? Что называется свободной и затопленной струей?

7. Что называют насадком? Перечислите известные типы насадков. Каково их назначение?

8. Почему пропускная способность цилиндрического насадка больше, чем отверстия?

9. Почему скорость струи, вытекающей из цилиндрического насадка, меньше, чем из отверстия?

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒