9

Лабораторная работа №1

Измерение глубины потока, расходов и скорости жидкости

Лабораторная работа №1

Измерение глубины потока, расходов и скорости жидкости

Задачи работы

Ознакомление с основными способами измерения глубины потока, расходов и скоростей жидкости.

Измерение глубины потока

Измерение уровня жидкости в резервуарах, лотках и т.п. производится при помощи игольчатых и поплавковых уровнемеров, а также уровнемерных стекол.

Игольчатый уровнемер представляет собой иглу, укрепленную на нижнем конце штанги, снабженной указателем и перемещаемой по вертикали. При перемещении иглы указатель скользит вдоль шкалы, предназначенной для отсчета высоты. При измерении острие иглы устанавливают на уровень жидкости и отсчитывают высоту по шкале.

Поплавковый уровнемер – прибор, основной частью которого является поплавок, помещенный на измеряемый уровень жидкости и снабженный вертикальной штангой с указателем, который при изменении уровня скользит вдоль неподвижной линейной шкалы. Горизонтальные перемещения поплавка ограничиваются различными направляющими устройствами. Иногда для частичного уравновешивания поплавка его снабжают противовесом, соединенным с поплавком гибким тросом, перекинутым через блок. Положение груза относительно шкалы и определяет уровень жидкости.

Уровнемерное стекло – стеклянная трубка, присоединенная к резервуару, в котором требуется определить уровень жидкости. Трубка снабжена шкалой, градуированной в линейных единицах. Уровень жидкости в баке оценивается по высоте жидкости в этой стеклянной трубке (используется принцип сообщающихся сосудов).

Измерение скорости жидкости

1. Механический метод (на примере гидрометрической вертушки)

Гидрометрическая вертушка представляет собой лопастное колесо (пропеллер), помещаемое в поток и приводимое им в движение (рис 1.1).

Между мгновенной скоростью потока u и скоростью вращения вертушки существует прямо пропорциональная связь: чем больше скорость потока, тем выше скорость вращения вертушки, т.е тем большее количество оборотов в секунду n она делает: u=f(n), n (об/с).

Рис. 1.1

Вертушка снабжается тарировочным графиком или формулой, отражающими эту зависимость u=f(n). Самописец, соединенный с вертушкой, фиксирует на ленте каждый оборот вертушки в виде импульса. Запись импульсов производится в течение некоторого периода времени T=10–15 (с), как показано на рис.1.2.

u

S_i

t

T

Рис. 1.2

Измерения мгновенных скоростей представляют собой значительные технические трудности. Поэтому часто вместо мгновенных скоростей ограничиваются измерением так называемых квазимгновенных скоростей, т. е. скоростей, осредненных за некоторый малый, по сравнению со всем временем осреднения, интервал .

Для определения указанных скоростей необходимо:

• знать скорость протяжки ленты с рисунком самописца V_л (в данной работе V_л=125 мм/с);

• рисунок на ленте разбить на несколько явно выраженных импульсов и измерить при помощи линейки длину по горизонтали каждого импульса S_i (мм), как показано на рис.1.2;

• рассчитать время, соответствующее i-ому импульсу: (с);

• рассчитать скорость жидкости по формуле тарировочного графика:

u_i=0.03+0.0535 n_i (м/с). (1.1)

При этом каждый импульс соответствует одному обороту вертушки, т.е

n_i =1/δt_i (об/с). (1.2)

Таким образом, определены интервалы времени и соответствующие им квазимгновенные скорости жидкости u_i.