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 трубопроводах d > 50 мм. Протарировать расходомер типа мерной диафрагмы на трубопроводе d = 51 мм при помощи ротационного газового счетчика и построить тарировочную кривую расходомера Q = 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 (1,29 кг/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_max и h_min , соответствующие предельным расходам, и определить значения h_max и 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 _р мерной 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_min и 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; S₁ и S₂ – площади соответствующих поперечных сечений трубы и мерной диафрагмы, м² (d₁ = 51 мм, d₂ = 20 мм).

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 расхода Q_оп от показаний h_i дифманометра 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].