2. Указания по обработке опытных данных и оформлению отчёта

По окончании работы каждый студент представляет отчёт на типовом бланке лабораторной работы. Данные лабораторных работ представляются в виде графиков. На графиках должны быть чётко обозначены опытные точки. Опытную кривую следует вначале нанести карандашом. Окончательное оформление графика рекомендуется производить после просмотра его преподавателем. Обработка опытных данных должна быть, как правило, проведена в лаборатории. Если опытные точки имеют большой разброс, то эксперимент повторяется. Для одной опытной точки должен быть выполнен развёрнутый подсчёт всех величин с подстановкой в формулы числовых значений.

Без отметки преподавателя о просмотре отчёта работа считается невыполненной.

2. Требования к защите лабораторной работы

Студенты, выполнившие лабораторную работу и оформившие отчёт по ней, должны защитить его. Защита проводится по контрольным вопросам лабораторной работы. От защиты освобождаются студенты, которые при проверке преподавателем готовности к лабораторной работе, получили отличную оценку.

Лабораторная работа №1. Тарирование расходомера

1. ЦЕЛЬ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ.

   1. Цель работы:

а) получить зависимость коэффициента расхода  расходомера от

числа Рейнольдса Re;

б) построить тарировочный график расходомера.

2. Теоретические основы

В технике для измерения расхода жидкости широко применяют специальные сужающие поток устройства: диафрагмы (рис. 2а), сопла (рис. 2б) и трубы Вентури (рис. 2в).

1

3

а) б)

2

3

в)

Рис. 2. Сужающие устройства:

1 – кольцевая щель; 2 – отверстия; 3 – кольцевая камера

Измерение расхода с помощью этих устройств основано на создании в потоке перепада статических напоров посредством уменьшения площади живого сечения потока. Между величинами перепада статических напоров ( ) и расхода жидкости имеется теоретическая зависимость, которая получена совместным решением уравнений Бернулли и расхода. Её вид:

, (1.1)

где Q – расход жидкости, м³/с;

 - безразмерный коэффициент расхода;

f – площадь отверстия сужающего устройства, м²;

Н – разность статических напоров жидкости в сечениях до и после сужающего устройства, м. Для горизонтальных трубопроводов .

Для измерения разности статических напоров Н используются пьезометры, манометры или дифференциальные пьезометры и манометры. Измерительные приборы подключаются к кольцевым камерам, которые сообщаются с потоком через кольцевые щели (диафрагма и сопло) или отверстия, выполненные по периметру сечения (труба Вентури). Кольцевые камеры осредняют давление.

Обычно сопла, диафрагмы, трубы Вентури, используемые в качестве расходомеров, изготавливаются и устанавливаются на трубопроводе по Правилам РД-50-218-80. Они называются стандартными сужающими устройствами.

Для стандартных расходомеров опытные значения коэффициента расхода  известны и приводятся в виде зависимости

, (1.2)

где d – диаметр отверстия сужающего устройства, м;

D – диаметр трубопровода, м;

Число Рейнольдса

, (1.3)

где V – средняя скорость жидкости в трубопроводе перед сужающим устройством, м/с;

 – кинематическая вязкость жидкости, м²/с.

В качестве примера на рис. 3 представлены экспериментальные зависимости для стандартных диафрагмы (а) и сопла (б). Из графиков видно, что коэффициент расхода устройства  зависит от числа Re только до определённого его значения. При дальнейшем увеличении Re коэффициент расхода  остаётся неизменным. Наименьшее значение числа Re, при котором  не изменяется, называют предельным Re_пр.

Числа Re = Re_пр соответствуют нижней границе квадратичной зоны турбулентного движения жидкости в расходомере.

Очевидно, дроссельным расходомером удобно пользоваться при постоянном , т.е. при Re > Re_пр. Если расходомер изготовлен с отклонениями от стандарта, или необходимо измерение малых расходов при Re<Re_пр, то его необходимо тарировать, т.е. найти экспериментальную зависимость  = f (Re)

Для расходомерного устройства удобно пользоваться графиком . На основании формулы (1.1) зависимость между расходом и перепадом напоров имеет вид:

, (1.4)

где .

а) б)

Рис. 3. Зависимость для стандартных сужающих устройств:

а – диафрагма; б – сопло