Контрольные вопросы

1. Уравнение Бернулли и его применение к расчету потерь напора в трубопроводе.

2. Понятие о местном сопротивлении. Коэффициент местного гидравлического сопротивления. Формула Вейсбаха.

Список основных источников: [1, с.93-105; 2, с.85-87; 3, с.106-107].

Лабораторная работа № 4 тарировка мерной диафрагмы

Цель работы– ознакомиться с различными способами измерения расхода жидкости в трубопроводахd> 50мм. Протарировать расходомер типа мерной диафрагмы на трубопроводеd= 51ммпри помощи ротационного газового счетчика и построить тарировочную кривую расходомераQ=f₁(h_м).

Определить зависимость коэффициента расхода мерной диафрагмы от числа Рейнольдса и построить график зависимости _р=f₂(Re).

Теоретическая часть. Проработать из данного пособия соответствующий раздел (способы измерения расхода).

Описание установки

Установка для измерения расхода воздуха по перепаду статических напоров представлена на рис.2.6.

На всасывающей линии водокольцевого вакуум-насоса располагается мерная диафрагма 2 и газовый счетчик 3. Расход воздуха регулируется при помощи вентиля 4. При переходе через сужение в мерной диафрагме увеличивается средняя скорость воздуха и соответственно уменьшается давление в потоке. Между сечениями 1 и 2 возникает перепад давления р, фиксируемый дифференциальным манометром 1. Величина перепада зависит от расхода воздуха.

Расход жидкости в трубопроводе определяется формулой

, (2.25)

где _р– поправочный коэффициент (_р< 1), учитывающий сужение струй за диафрагмой и наличие потерь напора;_м– плотность рабочей жидкости в дифференциальном манометре,кг/м³;- плотность жидкости в трубопроводе,кг/м³(1,29кг/м³).

Методика проведения работы

1. Проверить надежность крепления опорным винтом корпуса балансирного электродвигателя установки.

2. Открыть вентиль на трубе, подводящей воду в сальники и корпус водокольцевого вакуум-насоса КВН-8.

3. Пустить насос пусковой кнопкой управления электродвигателем.

4. Установить предельные расходы (наибольший и наименьший) с помощью вентиля на всасывающей линии при максимальном и минимальном его открытии.

5. Замерить показания дифференциального манометра h_maxиh_min, соответствующие предельным расходам, и определить значенияh_maxиh_min.

6. Разбить весь интервал значения между и на (5 или 10) равных участков, так как .

7. Установить последовательно полученные выше значения на дифманометре, регулируя расход воздуха вентилем, и определить соответствующие расходы воздуха с помощью газового счетчика и секундомера.

8. Подсчитать по заданным геометрическим размерам мерной диафрагмы постоянную расходомера С и теоретический расход воздуха Q_т.

9. Определить коэффициент расхода _рмерной диафрагмы и соответствующие числа Рейнольдса для каждого опыта.

10. Построить по данным опыта и расчета графики следующих зависимостей: Q_оп=f₁(h_м) и_р=f₂(Re).

Все опытные и расчетные данные свести в табл.2.8.

Таблица 2.8

i	h, мм	Qоп,м^3/с	W,м^3	, с	Qт,м^3/с	р	Re	lgh	lgQт

Обработка результатов эксперимента

1. Показание дифференциального манометра h_i , соответствующее определенному режиму

,

где h_minиh_max– показания дифференциального манометра, мм;i– порядковый номер замера (i= 1, 2, 3 … );n– число участков разбивки.

2. Постоянная прибора

, (2.26)

где _м– плотность манометрической жидкости,кг/м³;- плотность воздуха,кг/м³;S₁иS₂– площади соответствующих поперечных сечений трубы и мерной диафрагмы,м²(d₁= 51мм,d₂= 20мм).

3. Теоретический расход воздуха

, (2.27)

где h_i– показание дифференциального манометра,м.

4. Действительный расход по газовому счетчику

, (2.28)

где W– объем воздуха по счетчику,м³;– время,с.

5. Коэффициент расхода мерной диафрагмы

. (2.29)

6. Средняя скорость воздуха в трубопроводе

. (2.30)

7. Число Рейнольдса

, (2.31)

где - динамический коэффициент вязкости воздуха при данной температуре (определяется по таблицам и графикам),Пас.

Примечание. Если тарирование производиться в квадратичной зоне, где_р=const, то результат опытов удобно представить в виде графика зависимости расходаQ_опот показанийh_iдифманометра расходомера в логарифмических координатах, который в квадратичной зоне выражается прямой линией.

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА

МЕРНОЙ ДИАФРАГМЫ

Ошибки при измерении параметров связаны с точностью проведения отсчётов. Величины, полученные в процессе эксперимента, определяются, как правило, однократно и для них известны только максимальные погрешности одиночного измерения. В ряде случаев погрешность измерений обуславливается не их случайными ошибками, а погрешностью измерительного прибора, т.е. классом точности прибора. Именно последний определяет максимально возможное расхождение между измеренным и истинным значениями интересующей нас величины.

Среднеквадратичная абсолютная ошибка при измерении величины вычисляется по формуле

, (2.32)

где x_i– абсолютная ошибка измерений соответствующего параметра, которая принимается равной половине цены деления измерительного прибора.

Тогда среднеквадратичная относительная погрешность функции может быть найдена по следующей формуле

, (2.33)

Относительная погрешность коэффициента расхода мерной диафрагмы в нашем случае рассчитывается по формуле

. (2.34)

Так как объем газа определяется газовым счетчиком с точностью до 1 %, а постоянная прибора С принимается с точностью до 0,5 %, относительная погрешность определения коэффициента расхода равна

,(2.35)

где W/W= 0,01;С/С = 0,005;(h),– абсолютные погрешности при измерении перепада давления и времени замера объема воздуха, которые принимаются равными половине цены деления соответствующего прибора.

Примечание. Относительная погрешность коэффициента расхода определяется для одного из опытов.

Контрольные вопросы

1. Принципы измерения скорости и расхода жидкости при помощи дроссельных приборов и пневмометрических трубок.

2. Конструкции дроссельных приборов: мерной диафрагмы, мерного сопла, трубы Вентури.

Список основных источников: [1, с.52-55; 2, с.137-141; 3, с. 112-114].