5 Измерение расхода по динамическому давлению

Действие скоростных расходомеров основано на зависимости динамического давления от скорости потока измеряемой среды.

По уравнению Бернулли разность между полным давлением и статическим давлением равна динамическому давлению.

Динамическое давление измеряется скоростными (напорными) трубками (трубка Пито) в комплекте с дифференциальными манометрами.

Напорные трубки, установленные вдоль оси трубопровода, измеряют скорость в центре потока, которая всегда больше средней скорости. Эти зависимости, приводимые в технических справочниках, используются для измерения расхода жидкостей и газов, в трубопроводах больших диаметров и при больших скоростях потоков, а также в трубопроводах некруглого сечения.

6 Описание установки и методика проведения работы

Схема установки, предназначенной для измерения расхода воздуха различными методами, приведена на рис.1.

Рис.1. Установка для измерения расхода воздуха:

1 – вентилятор; 2 – трубопровод; 3 – запорная задвижка; 4 – напорная трубка; 5 – сужающее устройство (диафрагма); 6 – МЕТРАН-22 ДД с жидкокристаллическим индикаторным устройством; 7 – микроманометр; 8 – блок извлечения корня ЭП 2715; 9 – вторичный прибор Диск-250; 10 – ротаметр; 11 – импульсные трубки

Расчет расхода воздуха производится по двум методикам:

по напорной трубке;
по перепаду давления на сужающем устройстве.

Расход воздуха (м³/ч) по показаниям напорной трубки определяется по следующей формуле:

(7)

где D - диаметр трубопровода, м; K - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости по сечению трубы; K_T - коэффициент напорной трубки (для правильно изготовленных трубок близок к единице); - динамическое давление воздуха, Па; - удельный вес воздуха при 20С и 0,1013 МПа, кг/м³.

Рабочая формула (при D=0,03м) может быть приведена к более упрощенному виду:

(8)

Значения D, K, K_Т необходимо уточнить у преподавателя, т.к. на установке могут происходить изменения.

Расчет воздуха по перепаду давления на сужающем устройстве производится согласно ГОСТ 8.563.1-97.

Начальные данные:

- диаметр диафрагмы;
- диаметр ИТ;
- плотность воздуха при условиях, соответствующих данной лабораторной установке;
- динамическая вязкость воздуха;
- поправочный коэффициент, учитывающий изменение плотности после сужающего устройства.

По приведенной в ГОСТ 8.563.1-97 методике расчета с учетом начальных данных действительное значение массового расхода определится по формуле:

. (9)

7 Порядок выполнения работы

Изучить принцип действия расходомеров переменного перепада давления, постоянного перепада давления, методом напорной трубки.
Изучить схему установки.
Подать напряжение на установку и включить вентилятор.
С помощью запорной задвижки 3 установить наименьший расход воздуха (смотреть по показаниям прибора Диск-250). Записать в таблицу показания датчиков Метран-22ДД, вторичного прибора Диск-250, стеклянного ротаметра.
Повторить работу по п.5 для 4-5 точек, расположенных равномерно по шкале прибора Диск-250.
Выключить вентилятор установки. Рассчитать расход воздуха по напорной трубке, формула (8), по перепаду давления на сужающем устройстве, формула (9).
Построить градуировочную зависимость для диафрагмы, отложив по оси абсцисс значения , а по оси ординат значения , рассчитанные по формуле , расход - по формуле (8).
Построить градуировочную зависимость для стеклянного ротаметра, отложив по оси абсцисс значения по шкале прибора, а по оси ординат – значения расхода, рассчитанные по формуле (8).
Результаты наблюдений и расчетов должны быть сведены в таблицу.