книги / Теплотехнические измерения и приборы

диафрагмы. В соответствии с этим у сдвоенных диафрагм больше и значения коэффициентов расхода по сравнению со стандартными диафрагмами. Значения а„ в зависимости от т основной диафрагмы приведены на рис. 14-11-2. Сдвоенные диафрагмы обладают постоян­ ством коэффициентов расхода в достаточно широком интервале чисел Рейнольдса от 3 -103 до 3 -105. По потере давления сдвоенная диаф­

личивает коэффициент расхода сдвоенных диафрагм. Необходимые длины прямых участков труб перед сдвоенными диафрагмами при­ близительно на 10% меньше, чем у стандартных диафрагм 170].

Кроме рассмотренных сдвоенных диафрагм имеются и другие типы сужающих устройств, которые подвергались исследованию с целью выявления их возможного использования для измерения расхода при малых числах Рейнольдса, а также в трубопроводах

небольшого диаметра. Наиболее известными из этого числа сужаю­ щих устройств являются сопла с профилем в четверть круга, сопла без цилиндрической части с профилем стандартного сопла, сопла с профилем полукруга и диафрагмы с двойным скосом.

Из числа перечисленных сужающих устройств большее внимание

—0,45 0,731

0,50 0,787

получается срезанной, так как торец обтачивается до диаметра D. Средние ориентировочные значения исходных коэффициентов расхода а н этих сопл для определенных значений т, г и Re/>.при­

Обозначения в формулах соответствуют принятым на рис. 14-12-1. Длина окружности с и хорда bзависят от соотношения a/D. Выражая значения хорды и длины дуг через а и D, после преобразований получим:

F°=~rarccos(! - :2i)~2( т )2 (! " 2-д )V i ~{if-

Подставляя в это выражение значение F0 из (14-12-1), имеем:

Это уравнение дает возможность определить зависимость tn от alD, приведенную на рис. 14-12-3.

Потеря давления рп для сегментных диафрагм близка к соответ­ ствующим значениям у стандартным диафрагм.

14-13. Измерение расхода при сверхкритическом отношении давлений

Для измерения расхода пара или газа при сверхкритическом

При дальнейшем увеличении пере­ пада давления или понижении давления р2, а вместе с тем и отношения p2/pi расход не изменяется и остается постоянным.

Отношение давлений, при котором расход пара или газа через сопло становится максимальным, носит название критического отношения и обозначается p2Kp/pi, а давление р2, соответствующее ему, называется критическим давлением. Скорость среды, соответ­ ствующую р2кр, а вместе с тем QMaKC называют критической ско­ ростью, которая равна скорости звука в этой среде.

Это явление можно объяснить следующим образом. При пониже­ нии давления от рхдо р2кр давление р2 за соплом создает равное ему давление в начале цилиндрической части сопла, т. е. понижение давления р2 обусловливает понижение давления в начале цилиндри­

ческой части сопла и вследствие этого расход возрастает. При этом расход 0 увеличивается до тех пор, пока давление в начале цилин­ дрической части сопла не примет некоторого вполне определенного для данного случая значения р.,кр. Понижение давления р2 среды за соплом ниже р2кр не вызывает уменьшения давления в начале цилиндрической части сопла, и оно остается равным р2,ф. Сечение

называется критическим сечением сопла.

Уравнения (14-1-19) и (14-1-20) могут быть использованы и для определения расхода пара или газа при сверхкритическом отношении давлений, если подразумевать в них под давлением р3 критическое давление р2кр. Подставляя в уравнения (14-1-19) и (14-1-20) значение Ра = Ргкр> получаем после соответствующих преобразований:

где c — приведенный коэффициент, равный:

Pi — абсолютное давление перед соплом, кгс/смг.

Значения критического отношения давлений для стандартного

На рис. 14-13-2 приведены значения безразмерного коэффициента с для k = 1,31 в зависимости от p2/pi. Этот график показывает, что коэффициент с вначале увеличивается и при значении p2/pi, не­ сколько большем половины, достигает своего максимума. При даль­ нейшем понижении отношения р2/рх коэффициент с не изменяется.

При m < 0,4 и 0 < pjpi <1 Ракр/Pi. как видно из рис. 14-13-2, значение с = 0,468. Подставив это значение с в уравнение (14-13-1), получим формулу для определения расхода перегретого пара, кг/ч,

этого случая необходимо знать давление и плотность пара или газа перед стандартным соплом.

Г Л А В А П Я Т Н А Д Ц А Т А Я

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ НАПОРНЫМИ ТРУБКАМИ

15-1. Общие сведения о методе измерения скоростей потока

Напорные трубки применяют для измерения скорости и давления в потоках, а также для измерения скоростей в пограничных слоях при экспериментальных исследованиях как в лабораторных, так

ив производственных условиях. Они используются также для изме­ рения расхода жидкостей и газов при исследованиях, испытаниях

ив ряде других случаев. Специальные напорные трубки применяют, кроме того, для измерения скорости полета летающих аппаратов (точнее, скорости относительно воздушной среды).

Измерение скорости в потоке жидкости или газа напорными трубками сводится к измерению динамического давления (скорост­ ного напора), которое равно разности полного и статического дав­ лений и связано со скоростью соотношением, получаемым из урав­

нения Бернулли

откуда скорость невозмущенного потока в точке измерения равна:

жидкости или газа в рабочих условиях, кг/м3; р„ — полное давление в лобовой точке напорной трубки, называемой критической, Па; рс—- статическое давление или так называемое гидродинамическое давление в невозмущенном потоке, Па.

Таким образом, для определения динамического давления ро2/2, а следовательно, и скорости в данной точке потока необходимо измерить разность полного и статического давлений. Измерение

входит плотность среды, которую не­ обходимо определить для рабочих условий с максимально воз­ можной точностью (§ 14-5).

При измерении динамического давления микроманометром или дифманометром, в которых мерой значений рп — рс является раз­ ность уровней рабочей жидкости, необходимо учитывать не только плотность последней, но также плотность среды, находящейся над рабочей жидкостью (гл. 9).

Рассмотренный метод впервые был применен в 1732 г. Пито для измерения скорости в потоке воды, поэтому напорную трубку, схе­ матично показанную на рис. 15-2-1, называют трубкой Пито.

Дальнейшее развитие этого метода измерения скоростей потока шло по пути создания комбинированных напорных трубок, снабжен­ ных отверстиями для приема как полного, так и статического давле­ ний. В настоящее время применяют ряд конструкций напорных трубок, приспособленных как для лабораторных, так и для промыш­ ленных измерений скоростей потока. Необходимо иметь в виду, что как бы удачна ни была конструкция трубки, динамическое дав­ ление измеряется не вполне точно. Поэтому в правую часть формулы (15-1-2) вводят поправочный коэффициент. Если обозначить этот коэффициент через |, то

Y 7 - f t) * (15-1-3)