Министерство образования Российской Федерации
Московский Энергетический Институт (ТУ)
Волжский филиал
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Выполнил: Массалимова С.К.
Группа: АТП-05 В
Проверила: Рогова Л.В.
Волжский 2007
Измерение скоростей движения жидкости
Существует много способов, применяемых в практике для измерения скоростей движения жидкости или газа. Наиболее распространенной - пневмометрический. В его основе лежит непосредственное воздействие движущейся жидкости или газа на приемные приборы, (элементы приборов), измеряющих статическое давление и давление торможения. Затем по величине этих давлений вычисляются соответствующая скорость в потоке.
Соотношение между давлением торможения Р* и статическим давлением Р в точке потока несжимаемой жидкости определяется из уравнения Бернулли, записанного для горизонтальной элементарной струйки на участке 1-0 (рис.1), где происходит процесс торможения жидкости. Участок 1-0 должен быть горизонтальным, чтобы исключить влияние сил веса на процессе торможения жидкости.
Поскольку процесс торможения протекает почти мгновенно, то расстояние между сечениями Н и 0-0 мало и влиянием вязкости можно пренебречь. Тогда
; 
Сечения 1-1 и 0-0 практически совпадают, поэтому давление торможения в произвольной точке определим из выражения:
(1)
где второй член в правой части формулы называется динамическим давлением.
Из (1) следует, что давление торможения в точке потока несжимаемой жидкости равно сумме статического и динамического давлений в той же точке. В случае газа (сжимаемая жидкость) формула (1) не точна, так как в ней не учитывается увеличение плотности газа в процессе торможения.
Используя (1), получим формулу для вычисления скорости движения несжимаемой жидкости в точке потока:
(2)
Если при измерении давления жидкость в трубках пьезометров одинаковая с исследуемой жидкостью (рис.1), то
(3)
где: r - плотность исследуемой жидкости;
g - удельный вес жидкости в трубке пьезометра;
g - ускорение силы тяжести.
Тогда с учетом (2) и (3) формула (3) примет вид:
(4)
где: (h*-h) - разность высот столбиков жидкости в пьезометрах, измеряющих
давление торможения и статическое давление в одной и той же точке потока.
Как известно, в различных точках поперечного сечения трубы, вследствие вязкости жидкости, скорость ее неодинакова: на оси трубы она максимальная, у стенки равна нулю.
Среднеобъемную скорость несжимаемой жидкости в сечении потока можно определять либо путем определения экспериментальной эпюры скорости в соответствии с формулой:
(5),
либо по измеренному объемному секундному расходу:
(6),
где S - площадь сечения;
dS - площадь сечения элементарной струйки, соответствующей скорости Ci .
Среднеобъемная скорость несжимаемой жидкости (r=const), вычисляемая по формуле (6) совпадает со среднемассовой, вычисляемой по формуле:
,
так как rI=r=const. Для газа, жидкости Сср. и С`ср. несколько различаются.
Рабочий участок гидростенда для лабораторной работы представляет собой прозрачную трубу постоянного диаметра (рис.). На выходе из прозрачной трубы (сечение 2) установлены приемники статического давления и давления торможения, соединенные различными трубками с пьезометрами. Приемник давления торможения представляет собой изогнутую трубку, перемещаемую по радиусу сечения трубы при помощи микрометрического винта. Для того, чтобы при этом не изменялась площадь поперечного сечения потока, изогнутая трубка перекрывает сечение 2 прозрачной трубы по всему диаметру.
|
N замера |
r, мм |
h, мм. вд. ст. |
h*, мм. вд. ст. |
С, м/с |
|
0 |
0 |
350 |
350 |
|
|
1 |
2 |
475 |
380 |
1,365 |
|
2 |
3,5 |
485 |
350 |
1,628 |
|
3 |
5 |
380 |
210 |
1,826 |
|
4 |
6,5 |
410 |
230 |
1,879 |
|
5 |
8 |
420 |
235 |
1,905 |
1. По результатам измерений показаний пьезометров определим по формуле (5) скорость движения воды С в м/с для каждой координаты точек установки приемника давления торможения в сечении 2 трубы. Принимается g = 9,81 м/с2:
2. Подсчитаем среднеобъемную скорость потока Сср в м/с путем осреднения экспериментальной эпюры скорости в соответствии с формулой (6):
3. В результате измерения времени наполнения мерного бачка объемом V литров воды определить расход Q в м/с:
h = 40 дел. Þ Q = 167 см3/с = 167´10–6 м3/с
4. Определим по расходу воды среднеобъемную скорость потока Сср в м/с:
5. Построим график зависимости С = f(r):
1. Почему движение воды на рабочем участке считается установившемся?
2. Как определяется объем (масса) V воды при изменении ее расхода?
3. Почему расход воды измеряется за пределами рабочего участка, а в расчетах принимается равным расходу в сечении 2?
4. Почему уровни жидкости в пьезометрах для измерения давлений в неподвижной воде ниже уровня в напорном бачке?
5. Почему в движущейся воде давление торможения больше статического давления в этой же точке?
6. Почему плоскость отверстия приемника давления торможения должна быть строго перпендикулярна вектору скорости набегающей струйки жидкости или газа?
7. Как определяются координаты точек установки приемника давления торможения в сечении трубы?
8. Почему при движении воды по трубе ее скорость на оси трубы максимальная, а у стенки близка к нулю?
9. При каких условиях давление торможения было бы одинаковым для всего потока в сечении трубы?
10. Для чего определяется среднеобъемная скорость движения?
11. Как доказать постоянство среднеобъемной скорости воды во всех сечениях рабочего участка?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.