Порядок выполнения измерений и обработки результатов

Работа выполняется на гидравлическом стенде (рис. П.1, П.2) с использованием модуля М6 (рис. 12).

Рис. 12. Рабочий участок с диафрагмой (модуль М6)

Для выполнения работы необходимо:

– включить насос H1 на панели управления;

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

Наблюдая за столбиками воды в пьезометрических трубках, убедиться, что достигнут установившийся режим течения, и, при отсутствии в потоке пузырьков воздуха, измерить:

– расход воды Q с помощью ротаметра Р1 (Р2);

– показания пьезометров, расположенных непосредственно перед диафрагмой (h₃) и за ней (h₄).

Результаты измерений занести в табл. 10.

Повторить, прикрывая вентиль В1 (В2), измерения при других расходах не менее 8 раз для выявления зависимости коэффициента расхода от числа Рейнольдса.

После завершения всех измерений выключить насос. Дождаться опорожнения рабочего участка и трубопроводов установки от жидкости. Закрыть вентиль В1 (В2) и открыть вентиль В3.

Рассчитать для каждого режима:

– коэффициент расхода диафрагмы m по формуле:

,

где s₀ – площадь отверстия диафрагмы (диаметр, необходимый для её определения, приведён на рис. 12);

· среднюю скорость движения жидкости по трубопроводу

V = Q / s_тр,

где s_тр – площадь поперечного сечения трубопровода, в котором установлена диафрагма;

· число Рейнольдса

Re = Vd_тр / v,

где d_тр – диаметр трубопровода (приведён на рис. 12); ν − коэффициент кинематической вязкости воды (табл. П.3.2)

Таблица 10

Результаты измерений и расчетов

Q, м3/с	h3,	h4,		m	V, м/с	Re
	м

Построить график градуировки диафрагмы − зависимость коэффициента расхода диафрагмы от числа Рейнольдса μ = f(Re).

Контрольные вопросы

1. Что называют коэффициентом расхода диафрагмы?

2. Какие способы определения расхода движущейся жидкости вы знаете?

3. Какие требования предъявляют к установке диафрагмы?

4. Какие иные сужающие устройства применяют для измерения расхода жидкостей и газов?

5. На каком принципе основано измерение расхода жидкостей с помощью сужающих устройств?

6. От каких параметров зависит коэффициент расхода?

7. Как изменятся показания пьезометров, если при постоянном расходе изменится плотность жидкости?

Градуировка сопла Вентури

Цель работы: приобрести практические навыки измерения расхода жидкости с помощью сопла Вентури. Познакомиться с методикой градуировки сопла.

Общие сведения

Сопло Вентури представляет собой сужающее устройство с плавным изменением площади поперечного сечения, благодаря чему установка его в трубопровод приводит к незначительным потерям давления. Продольный разрез и размеры используемого в лабораторной работе сопла показаны на рис. 13.

Рис. 13. Сопло Вентури

Сопло состоит из цилиндрического входного участка, плавно сужающейся части, переходящей в короткий цилиндрический участок, и диффузора – расширяющегося участка. Отбор давления осуществляется по каналам, к которым присоединяют пьезометры.

Разность показаний пьезометров, подключённых к отборникам давлений в узком сечении канала и перед ним однозначно зависит от расхода протекающей жидкости:

.

В этом уравнении коэффициент k называют модулем расхода сужающего устройства. Он зависит от степени сужения потока жидкости (соотношения площадей поперечного сечения широкого и узкого участков сопла), от значений коэффициентов Кориолиса a₁ и a₂, а также от индивидуальных особенностей формы и размеров сужающего устройства. Он равен

В общем случае модуль расхода меняется с изменением расхода протекающей через сопло жидкости, так как коэффициенты Кориолиса (a) и коэффициент местного сопротивления (ζ) зависят от числа Рейнольдса. Однако для узкого диапазона изменения расходов жидкости величину модуля расхода можно принимать (с допустимой погрешностью) постоянной.

Точное значение модуля расхода может быть найдено только экспериментальным путём. Определение этой величины называют градуировкой сужающего устройства.