Задачи кинематики и динамики. Основные понятия и определения струйчатой модели движения жидкости. Приборы для измерения скорости и расхода жидкости, страница 13

.                                     (3.121)

Отсюда динамический (скоростной) напор

.                             (3.122)

Скорость в точке установки трубки Пито-Прандтля

.                                         (3.123)

С учетом погрешности при измерении скорости трубкой

,                                       (3.124)

где  - коэффициент трубки, определяемый в результате ее тарировки.

Рис. 3.15. Трубка Пито-Прандтля

Цилиндрическая и шаровая насадки

Цилиндрическая насадка представляет собой трубку с тремя отверстиями, находящимися на некотором расстоянии от торца трубки в одной плоскости. Боковые два отверстия располагаются симметрично относительно центрального отверстия под углом  (рис. 3.16). Насадка позволяет измерять скорость, давление и полный напор.

Рис. 3.16. Цилиндрическая насадка:

1,2,3 - отверстия в насадке; 4 - трубка-насадка; 5 - трубочки отверстий

Основным элементом шаровой насадки является шарик (приемник давления), размещенный на торце цилиндрической трубки (державки). Шарик диаметром  мм имеет пять отверстий, находящихся в двух перпендикулярных друг другу диаметральных плоскостях. Угол между боковыми четырьмя отверстиями и центральным отверстием составляет. На конце насадки имеется пять штуцеров, которые соединяются тоненькими трубочками, проходящими внутри трубки, с отверстиями шарика насадки.

Оптический метод

Метод связан с использованием лазеров. При применении лазера не происходит возмущение потока, так как в нем отсутствует какое-либо инородное тело. Измерение скорости основано на использовании доплеровского смещения частоты света, рассеянного в потоке жидкости и содержащего неоднородности.

Установлено, что применение водопроводной воды соответствует требованиям неоднородности жидкости. Метод измеряет составляющие скорости в точке , ,  в определенном выбранном направлении потока с весьма высокой степенью турбулентности.

Общее название установок - лазерный измеритель скорости, ЛДИС. Например, гелий-неоновый лазер.

Точность фиксации измеряемой точки в измеряемом поле составляет менее 0,1 мм. Это позволяет исследовать пограничный слой при обтекании любых тел потоком жидкости или газа с весьма большой точностью. Следует отметить, что применение ЛДИС при исследовании распределения скоростей в потоке жидкости требует наличия специальных гидравлических стендов и оборудования.

Измерение расхода

Стандартные сужающие устройства. К сужающим устройствам, использующимся для измерения расхода жидкости и газов, относятся: стандартные диафрагмы, сегментные диафрагмы, сопла и водомеры Вентури. Измерение расхода жидкости осуществляется по перепаду (разности) давлений на сужающем устройстве. Перепад давления возникает в результате повышения средней скорости в сужающей части устройства, т.е. увеличения кинетической энергии. В итоге гидростатическое давление в пределах суженного сечения устанавливается меньше давления перед сужающим устройством. Перепад давления (напоров) будет тем больше, чем больше будет расход потока жидкости. Зависимость между расходом несжимаемого потока жидкости и разностью давлений устанавливается с помощью уравнения Бернулли (см. 3.12, расходомер Вентури).

Разность давлений в сужающем устройстве определяется с помощью дифманометров поплавкового, кольцевого сильфонного и мембранного типов. Следует отметить, что при измерении перепадов более совершенным устройством является измерительный преобразователь «Сапфир».

Например, «Сапфир 22ДД» позволяет определить перепад давлений в диапазоне от 60 Па до 16 МПа. Перепаду давлений соответствует электрический сигнал в микроамперах (мкА). Электрический сигнал передается прибору, который преобразует его в величину расхода жидкости и фиксирует текущий расход на шкале прибора или на табло. При применении в приборном оснащении микропроцессов расход записывается во временном отсчете и позволяет показать средние расходы за определенные промежутки времени.