Краткие теоретические сведения и основные расчетные формулы
При движении реальной жидкости в местах изменения конфигурации и скорости потока возникают локальные гидравлические сопротивления, преодоление которых сопровождается потерями энергии. Энергия, отнесенная к единице веса, называется напором.
Потери напора за счет местных сопротивлений пропорциональны динамическому напору и определяются по формуле
Нм = м ( 2/ 2g ), (4.1)
где м – коэффициент местного сопротивления;
– средняя скорость потока жидкости, к которой отнесен коэффициент местного сопротивления. Как правило, коэффициенты местных сопротивлений определяются экспериментально, их значения в зависимости от типа сопротивления представлены в справочниках.
Схема и описание лабораторной установки
Рис. 4.1. Схема лабораторной установки
Установка для определения коэффициента местного сопротивления расходомера состоит из подводящего водопровода 1, на котором для измерения расхода воды установлен тахометрический водомер 2. Потери напора измеряются с помощью дифференциального пьезометра 3, состоящего из двух стеклянных вертикальных трубок, опущенных нижними концами к трубопроводу до и после расходомера. Регулирование расхода осуществляется вентилем 4.
Порядок проведения опыта
ВНИМАНИЕ! Перед началом замеров переключить вентили в положение, обеспечивающее проход воды к пьезометру, обозначенному на стенде буквой «М».
При заданном расходе воды замерить перепад высот в трубках пьезометра. Повторить замеры для трех различных расходов воды. Коэффициент местного сопротивления рассчитывается по результатам замеров по формуле 4.1. Все данные заносятся в табл. 4.1.
В выводах отметить зависимость потерь напора от вида местного гидравлического сопротивления.
Таблица 4.1
Таблица основных замеров и расчетов
|
№ опыта |
Число делений |
Время, с |
Расход, м3/с |
Скорость, м/с |
Потери напора, м |
Коэф. местного сопротивления |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Выводы.
Лабораторная работа № 5 Тарировка расходомера Вентури
Цель работы: изучение принципа действия прибора для измерения расхода.
Краткие теоретические сведения и основные расчетные формулы
В основе способа измерения расхода с помощью сужающих устройств положена известная зависимость расхода жидкости от гидравлического сопротивления потока 1. В качестве сужающих устройств, непосредственно преобразующих скорость и расход потока, применяются диафрагмы, сопла и трубы Вентури2, 3, 4. Все они создают значительные потери напора в потоке.
Расходомер Вентури по конструкции представляет собой соединение двух элементов – устройства для изменения диаметра потока и диффузора, обеспечивающего уменьшение гидравлического сопротивления расходомера. В этом состоит его преимущество по сравнению с двумя другими.
Для измерения перепада статических напоров H к кольцевой камере сужающего устройства подсоединен дифференциальный жидкостный манометр. Величина перепада давления и расход жидкости связаны зависимостью, которая может быть выражена формулой
,
(5.1)
где Qv – объемный расход жидкости, м3/с;
F0 – площадь суженного поперечного сечения потока, м2;
– коэффициент расхода сужающего устройства.
Измерение задаваемого объемного расхода осуществляется по изменению уровня жидкости в мерном баке (расходомер наполнения) за определенный промежуток времени.
Установленный расходомер Вентури не является стандартным измерительным прибором, поэтому использование его возможно только после тарирования, т.е. построения графической зависимости Qv = f(H) по полученным опытным данным, что и является основной целью настоящего лабораторного исследования. Для построения тарировочного графика в области квадратичной зависимости расхода от напора удобно применять логарифмическую систему координат; график в этом случае представляется прямой линией.
В задачу экспериментального исследования данного расходомера входит
определение следующих параметров
– скорости в узком сечении потока по формуле = 4Q /d2, м/с;
числа Рейнольдса по формуле Re = d / ;
– коэффициента местного сопротивления сужения, отнесенного к узкому сечению по формуле м= 2gH / 2;
коэффициента расхода по формуле = 4Q /
.