2. Лабораторна установка

Установка ( рис. 2.2) складається з приймального 1 і напірного 2 баків з підключеними до них відповідно мірною 4 і напірною 9 трубами. Останні з’єднуються між собою прозорим трубопроводом 2 з робочою ділянкою змінного розрізу у вигляді труби Вентурі.

Установка працює в двох режимах: автономному – при використанні відцентрового насоса з електроприводом 3, і стаціонарному – при підключенні баку 1 до дренажної лінії з вентилем 8, а бака 2 – до водопровідної мережі (вентиль 5 при цьому закритий).

Рис. 2.2

При автономному режимі баки 1 і 2 від ліній мережі (вентиль 6) заповнюють водою до певного рівня по водомірному склу. При увімкненні насоса 3 вода з прийомного баку 1 подається в бак 2 і напірну трубу 9 на висоту (не вище зрізу переливної труби 10) і протікає по трубопроводу 7 в мірну трубу 4. Напір встановлюється за допомогою вентилів 2 і 5.

Для вимірювання повних і п’єзометричних напорів по довжині робочої ділянки трубопроводу 7 встановлені трубки Піто (висоти повного напору відносно площини відліку, що проходить через осьову лінію трубопроводу ) і п’єзометра (висоти ).

3. Методика проведення дослідів

1.При русі води по прозорому трубопроводу 7 виконати відліки висот по п’єзометрах і трубках Піто. Висота відраховується у випадках витікання води із трубопроводу 7 “під рівень” у мірній трубі 4.

2.Визначити час заповнення деякого об’єму води висотою (в межах висоти ) в мірній трубі 4, для чого закрити вентиль 2.

3.Досліди провести при трьох різних значеннях напору , а отже, об’ємних витрат води . Дані спостережень занести в таблицю 2.1.

Результати спостережень Таблиця 2.1

№ досліду	H,см	Δh,см	W,см3	t,с	h2,см	h3,см	h4,см	h5,см	h6,см	h7,см	Примітка
1
2
3

4. Обробка дослідних даних

1. Для кожного досліду об’ємна витрата води в трубопроводі 7

.

Якщо робоча ділянка попередньо проградуйована як витратомір Вентурі , то можна виміряти витрату по градуювальній кривій.

2. В максимальному і мінімальному перерізах робочої ділянки середні швидкості руху води , де ; — площі відповідних поперечних перерізів та їх діаметри.

3. Визначити швидкісні напори потоку у зазначених перерізах двома способами (прийнявши ):

а) розрахунком – за формулою швидкісного напору в і-тому перерізі ;

б) за дослідними даними – відніманням показів п’єзометрів від показів трубок Піто (трубок повного напору).

Результати розрахунків занести у табл. 2.2.

Результати розрахунків Таблиця 2.2

№ досліду
1
2
3

За дослідними даними на окремому аркуші в прямокутній системі координат побудувати лінію повного напору і п’єзометричну лінію для трьох перерізів робочої ділянки (на його осі z = 0) при одному із значень витрати води.

Зробити висновки відносно перетворення видів енергії в потоці.

Питання для самоконтролю

1. Охарактеризуйте моделі реальної та ідеальної рідин.

2. Запишіть рівняння Бернуллі для лінії течії при сталому вихровому русі нев’язкої рідини (віднесене до одиниці ваги).

3. Який фундаментальний закон виражає рівняння Бернуллі для двох точок лінії течії чи двох перерізів елементарної струминки, віссю якої є лінія течії?

4. Запишіть рівняння балансу питомої механічної енергії для елементарної струминки в’язкої нестисливої рідини. Поясніть його фізичний зміст і дайте графічне представлення рівняння.

5. Як визначити середню швидкість і питому кінетичну енергію в живому перерізі потоку реальної рідини?

6. Які фізичний зміст коефіцієнта Коріоліса та його числові значення для стабілізованих ламінарного і турбулентного потоків в трубах.

7. Запишіть рівняння Бернуллі для потоку в’язкої нестисливої рідини.

8. Які види гідравлічних опорів вам відомі?

9. Як виміряти повний гідродинамічний напір елементарної струминки реальної рідини в даному живому перерізі?

10. Як виміряти швидкісний напір в живому перерізі потоку реальної рідини?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ПРИЛАДИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ РІДИНИ.

ГРАДУЮВАННЯ ВИТРАТОМІРНОГО ПРИСТРОЮ ЗМІННОГО ПЕРЕПАДУ ТИСКУ

ВСТУП

Мета роботи — вивчити одне з технічних застосувань законів збереження маси і енергії, що використовується для вимірювання витрати рідини в трубопроводі; ознайомитися з найбільш поширеними на практиці витратомірами і простими методами їх градуювання.

1. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

1.1. Витрата рідини або газу — їх об'єм , маса або вага , що протікають через живий переріз потоку за одиницю часу. Відповідно до цього розрізняють:

об'ємну витрату, :

(3.1)

де — нормальна проекція вектора локальної швидкості у живому перерізі потоку; – час;

масову витрату, кг/с:

(3.2)

вагову витрату, Н/с:

. (3.3)

Існує також поняття молярної витрати (моль/с, кмоль/с).

Рівняння нерозривності в гідравлічній формі, або рівняння витрати, пов'язують витрату із середньою швидкістю і площею живого перерізу одновимірного потоку:

для нестисливої рідини — вздовж потоку;

для стисливої рідини — вздовж потоку,

де — густина рідини або газу, ; — прискорення вільного падіння.

1.2. Методи вимірювання витрати: а) об'ємний, масовий, ваговий —відповідно за об'ємом, масою, вагою рідини, що заповнює мірну ємкість (мірник), поділеним на час заповнення (згідно з формулами (3.1)–(3.3));

б) по перепаду тиску на звужувальному пристрої або на іншому гідравлічному опорі; в) за допомогою витратомірів обтікання, наприклад ротаметрів, витратомірів з тензорезисторними перетворювачами і т. п.;

г) по місцевим швидкостям у потоці, виміряним, наприклад, напірними трубками, термоанемометрами;

д) оптичні, електромагнітні, іонізаційні та інші методи.

Повна класифікація, принципи роботи і розрахунку основних витратомірів і лічильників кількості рідин і газів наведені, наприклад, в [7].

Об'ємний, масовий і ваговий методи найбільш прості і точні, але застосовуються, як правило, лише для вимірювання порівняно невеликих витрат краплинних рідин. Використовуються вони, головним чином, в лабораторних умовах, зокрема, для градуювання витратомірів. На практиці найбільш поширені витратоміри змінного і постійного перепадів тиску на перетворювачі витрати. Перетворювач — це пристрій, який безпосередньо сприймає витрату рідини і перетворює його у відповідний даному витратоміру вигляд інформації для вторинного (вимірювального) приладу.