Порядок выполнения измерений

Работа проводится на гидравлическом стенде (рис. П.1, П.2) с использованием модуля МЗ (рис. 9).

Рис. 9. Модуль Μ 3 «Диаграмма Бернулли»

Для выполнения работы необходимо:

– включить насос H1 на панели управления;

– установить заданный преподавателем расход с помощью вентилей В2, В1 и выходного вентиля модуля В5.

Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения, и произвести измерения:

– расхода воды Q с помощью ротаметра;

– показаний пьезометров (пьезометрических напоров)

и занести результаты измерений в табл. 9.

Опыты провести при 3–4-х расходах.

Обработка опытных данных

Для каждого поперечного сечения трубы Вентури (i =I…XI), к которому подключены пьезометры, определить и занести в табл. 9 значения:

– диаметров d_i, используя размеры, приведенные на рис. 9;

– площадей поперечных сечений:

;

– скоростей

V_i = Q / s_i;

– скоростных напоров

.

Таблица 9

Таблица опытных и расчётных данных

Сформировать на основании полученных данных рисунок (см. пример на рис. 10), на который нанести:

· профиль трубы Вентури в масштабе;

· пьезометрические напоры для каждого сечения, откладывая их от оси трубы; провести пьезометрическую линию;

· линию энергии (линию полного напора), добавив к пьезометрическим напорам в соответствующих точках скоростные напоры;

· напорную плоскость (горизонтальную прямую) на уровне ординаты линии энергии первого пьезометра (H₀) и обозначить потери напора (энергии) между этим сечением и любым, расположенным ниже по течению.

В каждом сечении определить потери напора по формуле

.

Рис. 10. Пример построения диаграммы Бернулли

Контрольные вопросы

1. Когда линии полного и пьезометрического напоров параллельны?

2. Как связаны между собой давление и скорость потока жидкости?

3. Когда линии полного и пьезометрического напора сближаются?

4. Почему напор потока вязкой жидкости по ходу течения убывает?

5. Что представляет собой коэффициент Кориолиса?

6. Могут ли пересекаться линии полного и пьезометрического напора?

7. Что такое гидравлический уклон?

8. К какому выражению приводится уравнение Бернулли в случае неподвижной жидкости?

Тема 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ
ПРИ ПОМОЩИ СУЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Основы теории

Одним из наиболее распространённых и изученных способов измерения объёмного расхода жидкостей или газов является использование сужающих устройств, перепад давления в которых однозначно зависит от величины расхода. В качестве таких устройств широко применяют стандартные диафрагмы (дроссельные шайбы), сопла (трубы) Вентури. Измерение перепада давления в сужающих устройствах осуществляют с помощью пьезометров (при малых давлениях в трубах, до 30 кПа) или дифференциальных манометров.

Если на некотором горизонтальном участке трубопровода от выбранного сечения 1–1 до сечения 2–2 (рис. 11) происходит изменение площади поперечного сечения от s₁ до s₂ и имеется некоторое местное сопротивление, то уравнение Бернулли для этого участка имеет вид

,

где p – статическое давление, Па; r – плотность среды, кг/м³; V – скорость движения среды, м/с; ζ – коэффициент местных сопротивлений; индексы ₁ и ₂ относятся к сечениям потока до и после местного сопротивления.

Рис. 11. Диафрагма

Используя условие неразрывности потока

Q = V₁s₁ = V₂s₂,

получим уравнение

,

из которого выразим объёмный расход жидкости:

,

где m – коэффициент расхода. Для идеальной жидкости, в которой отсутствуют силы вязкого трения, он равен единице. В реальной жидкости − всегда меньше единицы.

Таким образом, если на пути движения жидкости поставить гидравлическое сопротивление, на котором появится перепад давлений (p₁ –p₂), то, измерив его значение, можно определить расход среды. При измерении перепада давлений с помощью пьезометров формула для определения объёмного расхода жидкости преобразуется к виду

,

где h₁₍₂₎ – высота уровня жидкости в соответствующем пьезометре, м.