Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ
Лабораторная работа №4 ТАРИРОВКА СУЖАЮЩИХСЯ РАСХОДОМЕРОВ Цель работы. 1. Экспериментальное определение коэффициента расхода µ. Сужающегося устройства при различных расходах жидкости. 2. Построение графической зависимости коэффициента расхода µ от числа Рейнольдса Rе. 3. Определение по графику µ. = f (Rе) нижнего граничного значения чисел Рейнольдса RеГР при µ. = соnst. 4. Построение по экспериментальным данным графика зависимости расходов Q от перепадов потенциальных напоров Δh. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ Одним из наиболее распространенных и удобных способов измерения расхода Q жидкости и газов в напорных трубопроводах является измерение расхода по перепаду потенциальных напоров в сужающем (дроссельном) устройстве. В качестве таких устройств наиболее часто применяются диафрагмы (рис.1), сопла (рис.2) и трубы (сопла) Вентури (рис.3) Рис.2 Рис.3 Во всех этих устройствах скорость потока, а следовательно, и кинетическая энергия увеличиваются в узком сечении. Это приводит к уменьшению в этом сечении удельной потенциальной энергии, представляющей собой сумму удельной потенциальной энергии положения Z и удельной потенциальной энергии давления Р/ρg. В результате появляется перепад потенциальных напоров Р\ - Рё зависящий от расхода жидкости: чем больше расход, а следовательно, и скорость потока, тем больше перепад (рис.4). Рис.4 В основном уравнения для всех типов дроссельных устройств одинаковы, и различаются лишь некоторые опытные коэффициенты, входящие в эти уравнения. Для сечений 1 и 2 (рис.4) запишем уравнение Бернулли: Р\ V,2 Рг и-2 2,+ + - +а,-!- = 22++ - + ас — = + Ьпот1-2 (2) Р8 28 К 2# и уравнение неразрывности, учитывая, что жидкость несжимаема (ρ = const): v1S1=vсSc, (3) где Z - геометрический напор (высота положения сечения); Р - - пьезометрический напор; ρg Р — давление; ρ - плотность; g - ускорение силы тяжести; а - поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения скорости по сечению (коэффициент Кориолиса); h пот 1-2 - потери полного напора между сечениями 1 и 2; S, S1, S2 - соответственно площадь наименьшего сечения сужающего устройства, площадь сечения трубопровода и площадь наиболее сжатого сечения за сужающим устройством. Индексы 1 и 2 указывают номера сечений. Потери полного напора между сечениями 1 и 2 являются местными и определяются формулой Вейсбаха Vc2 h пот 1-2 = ξ (4) 2g Подставим выражение (4) в соотношение (2) и получим: (2,+ — )-(22+ — )= ^~[асос2 + ^ и,2- а,о2} (5) Из уравнения (3) следует о, _ 5С ис Используя обозначения (1), перепишем (5) в виде: Δh= ~^с2 («с-«1 (у-1+5) (6) Введем обозначение —= m, где величина m называется относительной площадью сужающего устройства (модуль сужающего устройства). Площадь узкого сечения струи Sc оказывается меньше площади наименьшего сечения сужающего устройства S . Sc Их отношение - = ε называется коэффициентом сжатия S струи. С учетом этого Sc о,-, о —-= ——= — = ε·m. 5, 5 5, Найдем среднюю скорость потока в узком сечении струи V . -л/^АА (7) с -аг-е -т + <% Зная vc, легко определить расход Q: Q = Sсvc = ε S vс (8) или, используя выражение (7): 22 е р О/] 5* /И Г Ц" Первый множитель уравнения (9) обозначается == = Ц (10) и называется коэффициентом расхода сужающего устройства. Окончательно получается выражение для объемного расхода Q=µgΔh. (11) Как видно из соотношения (10), коэффициент расхода µ зависит от коэффициента сопротивления ξ (который, в свою очередь, может зависеть от числа Рейнольдса), от коэффициентов неравномерности скоростей α1, и α2 и от коэффициента сужения струи ε. Вид зависимости µ (Rе) показан на рисунке 5. С Рис.5 Значение числа Рейнольдса, начиная от которого коэффициент расхода µ перестает зависеть от числа Rе называется граничным и обозначается Rегр . Число Рейнольдса Rе рассчитывается по диаметру трубы перед сужающим устройством: у,Р V Чтобы на коэффициент расхода не влияли местные сопротивления (поворот, арматура и т.д.), расположенные перед или после расходомера., расходомер должен устанавливаться в цилиндрической части трубопровода на достаточном удалении от возмущений по обе стороны от расходомера. Значение коэффициента расхода может быть определено только тарировкой, т.е. путем сравнения результатов замера расхода сужающим расходомером с результатами, полученными с помощью других расходомеров с известными характеристиками. Часто для тарировки используется объемный расходомер, время заполнения которого измеряется секундомером. Если объем мерного устройства V, а время его заполнения t, то объемный расход определяется как Q= — (12) Тарировочные данные обычно представляются в виде графика зависимости расхода Q от перепада потенциальных напоров h: Q= f(Δh). В квадратичной области (µ = соnst) эта зависимость на графике в логарифмических координатах изображается прямой линией. Пользуясь таким графиком, можно по перепаду потенциальных напоров Δh непосредственно находить расход Q, не прибегая к формуле (11). Из рассмотренных сужающих устройств диафрагма, хотя и отличается простотой конструкции, имеет наибольшие гидравлические сопротивления; кроме того, в процессе эксплуатации, вследствие износа острой кромки отверстия, коэффициент расхода ее с течением времени меняется. Указанные недостатки несвойственны трубе Вентури, поэтому она нашла наибольшее распространение в практике.
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 331; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |