Практическое пособие к лабораторным занятиям по курсу ''Гидравлика, гидропривод и гидропневмоавтоматика'', страница 8

Расход воды Q = ________ см³/с

Контрольные вопросы.

1.  Как вычисляются потери напора в местных сопротивлениях?

2.  От каких факторов зависит коэффициент местного сопротивления?

3.  Когда становится заметным взаимное влияние местных сопротивлений?

4.  Как определяются потери напора при внезапном расширении трубопровода?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА

ТРУБЫ ВЕНТУРИ.

Цель работы.

1. Экспериментальное определение коэффициента расхода трубы Вентури.

2. Построение по опытным данным зависимости между проходящим по трубе расходом воды Q и разностью показаний пьезометров h.

Общие сведения.

Расход жидкости, газа и пара в напорных трубопроводах при установившемся движении может измеряться при помощи трубы Вентури, мерного сопла и мерной диафрагмы. Использование их основано на измерении искусственно создаваемого перепада давления, возникающего в результате сужения проходного сечения трубопровода.

Труба Вентури или, как ее иногда называют, расходомер Вентури (рис. 1), состоит из цилиндрического патрубка CD, соединенного с трубопроводом коническими вставками BC (короткая) и DE (длинная). Диаметр широких концов конических участков принимается равным диаметру трубопровода, в котором измеряется расход.

Для измерения перепада давления в суженной и широкой частях трубы Вентури применяются обычные пьезометры или дифференциальные манометры.

Зависимость между расходом жидкости в трубопроводе и перепадом давления в трубе Вентури может быть легко получена из основных уравнений гидравлики: уравнения Бернулли и уравнения неразрывности потока.

Составляя уравнение Бернулли для сечений 1 и 2 относительно горизонтальной плоскости сравнения, совпадающей с горизонтальной осью трубы, без учета потерь напора на рассматриваемом участке между выбранными сечениями, получим:

.                                         (1)

Скорость  можно выразить через  из уравнения неразрывности потока:

,                                         (2)

где F₁ и F₂ – площади соответствующих сечений трубы Вентури.

Тогда уравнение (1) примет следующий вид:

.                                (3)

Обозначив , уравнение (3) запишем в виде:

.                                  (4)

С учетом выражения (4) теоретический расход в трубопроводе может быть определен по формуле:

.                                         (5)

Выражение  зависит только от геометрических размеров данного расходомера. Если обозначить:

,                                          (6)

где А – константа расходомера, то выражение (5) можно записать в следующем виде:

.                                           (7)

Так как при выводе зависимости (7) потери энергии не были учтены, то действительный расход через трубу Вентури Q будет меньше теоретического расхода Q, вычисленного по формуле (7).

Отношение действительного расхода Q к теоретическому расходу Q_Т характеризует коэффициент расхода трубы Вентури m:

.

Окончательно формула для определения действительного расхода имеет следующий вид:

.

Коэффициент расхода трубы Вентури m зависит от ее размеров, материала, шероховатости поверхности и других факторов и определяется опытным путем.

Если на основании опытных данных построить график зависимости Q=f (h) то, пользуясь им, можно непосредственно находить действительный расход Q по разности показаний пьезометров h, не прибегая к формуле (9); тем самым исключая необходимость нахождения коэффициента расхода m .

Рис.1 Расходометр Вентури

Описание опытной установки и способов измерений опытных величин

Расходомер Вентури установлен на трубопроводе переменного сечения. Все размеры трубы Вентури приведены на рис. 1.

Перепад давлений в горловине расходомера и в его входной (расширенной) части измеряется при помощи пьезометров 1 и 2, смонтированных на щите.

Порядок проведения работы

1. Проверяют отсутствие воздуха в пьезометрах № 1 и 2.

2. Включают центробежный насос, подающий воду в трубопровод переменного сечения.