- •5. Чем обуславливаются потери напора в трубопроводе?
- •7. Критерий Эйлера, его физический смысл. Общее критериальное уравнение установившегося движения потока.
- •10. Абсолютная и относительная шероховатости. Методы их определения. Влияние шероховатости на величину коэффициента трения.
- •12. Силы, действующие в потоке вязкой жидкости. Причины существования различных режимов движения жидкости.
- •1 3. Ламинарный режим движения жидкости. Эпюра скоростей.
- •1 4. Турбулентный режим движения жидкости. Эпюра скоростей. Структура турбулентного потока. Турбулентный пограничный слой.
- •15. Методы измерения расхода и скорости жидкости в трубопроводе.
- •16. Измерение давления и перепадов давлений в трубопроводах.
15. Методы измерения расхода и скорости жидкости в трубопроводе.
Основные методы измерения РАСХОДА жидкостей и газов: скоростной; объемный; индукционный; дроссельный;
Скоростной метод позволяет измерить, с какой скоростью движется жидкость по трубопроводу. Зная характеристики жидкости, параметры трубопровода и полученные в результате измерения данные позволяют рассчитать показатели расхода.
Основная суть объемного метода измерения состоит в том, что в единицу времени все отмеренные прибором жидкости/газы суммируются.
Метод основан на измерении объема вытесненной жидкости в соответствующих камерах, устанавливаемых в водопровод. Замеры исчисляются в количестве циклов вытесненной жидкости. Метод может быть действительным при давлении в трубе до 10 МПа, температуры среды, не превышающей 150 градусов по Цельсию, и диаметре трубопровода в 1,5-30 см.
Преимущества: получение стабильных точных показателей.
Недостатки: не подходит для сред, содержащих твердые частицы (нужно устанавливать фильтры для их задержания); погрешность показателей растет в процессе износа деталей расходометра.
Метод переменного перепада давления (дроссельный). Данная методика основана на сужении (дросселировании) жидкостного или парового потока внутри трубопровода, которое позволяет увеличить его скорость и одновременно снизить потенциальную его энергию. Это приводит к возникновнию перепада давления в точке дросселирования. Расходометром измеряется перепад давления по отношению к скорости потока и, в конечном итоге, расход. Преимущества: простота установки измеряющего устройства; возможность измерять расход в широком диапазоне значений; доступность применения метода на трубопроводах различного диаметра; проведение замеров при больших показателях температуры; можно пользоваться методом при измерении расхода агрессивных жидкостей и газов.
Недостатки: между перепадом давлений и расходом существует квадратичная зависимость, что ограничивает диапазон измерений; на гидравлическом сопротивлении, возникающем при перепаде давления в трубопроводе, требуются большие затраты энергии.
Метод постоянного перепада давления. Данный метод измерений основан на том, как воспринимается напор в трубопроводе в зависимости от расхода среды в нем. Измерения проводятся посредством помещения в трубопровод чувствительного элемента, который будет перемещаться вместе со средой. Так, к примеру, работают ротаметры.
Преимущества: можно осуществлять измерения расходов среды в широком диапазоне показателей давления в трубопроводе; потери давления минимальны. Недостатки: подходит только для видимого отсчета расхода; не может использоваться в трубопроводах при больших показателях вибрации.
Электромагнитный метод измерения расхода (индукционный). В основе данного измерительного метода лежит закон электромагнитной индукции. Измерение зависит от взаимодействия электропроводной жидкости в трубопроводе с магнитным полем.
Преимущества: позволяет проводить измерения очень оперативно; можно осуществлять измерение расхода в радиоактивных жидкостях, агрессивных средах, сиропах, пульпах и пр.; большой диапазон измерений; отсутствуют гидравлические потери на приборе; стабильность получаемых показаний.
Недостатки: для измерений можно использовать электроды только из определенных материалов (либо защищенные талановыми или платиновыми покрытиями), чтобы избежать поляризации; обязательное применение компенсирующей цепи или использование источника постоянного тока для точности измерений; необходимость экранировки измерительных приборов.
Основные методы измерения СКОРОСТИ жидкостей и газов:
Различные методы измерения скорости широко применяются в технике, в частности при измерении расхода жидкости (газа) в трубах или каналах. Их можно разделить на несколько групп: кинематические, динамические и физические методы измерения скорости.
Кинематические методы основываются на измерении либо времени прохождения меткой известного расстояния, либо пройденного расстояния за заданное время. Под меткой понимается инородное тело, помещенное в исследуемую среду или элемент объема, который обладает свойствами, отличающимися от некоторых свойств среды, что позволяет отслеживать движение этого объема. В связи с этим, расходомеры, основанные на кинематическом методе измерения скорости, называют меточными расходомерами в виду его особенностей.
Динамические методы, в свою очередь, связаны с непосредственным взаимодействием исследуемой среды с измерительным прибором (трубкой Пито, нитью накала и т.д.), т.е. он основывается на динамическом взаимодействии измеряемого потока и зонда, с помощью которого проводятся измерения. Помимо зонда, в качестве источника взаимодействия применяются электрические и магнитные поля, в том случае, если среда является электропроводящей. В качестве прибора для измерения широко используются трубки Пито, предназначенные для измерения скоростного напора, т.е. давления, которое создает движущийся поток в точке его торможения. Это давление связано со скоростью набегающего потока, что и позволяет производить измерения. Кроме трубок Пито, применяются нити накала, чаще всего они изготавливаются из платины, по причине того, что существует практически линейная зависимость между сопротивлением нити и ее температурой нагрева. Соответственно зная сопротивление нити, можно с легкостью узнать, какую температуру при этом она имеет. Исследуя теплообмен между зондом и измеряемой средой или между двумя зондами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, можно судить о скорости потока, в котором они находятся.
Физические методы отличает тот факт, что измерение скорости основывается на каких-либо физических процессах, протекание которых зависит от скорости потока. Однако сложность заключается в том, что зачастую определенный физический параметр зависит не только от скорости потока, но и от других параметров, например температуры и давления. Это необходимо учитывать при проведении измерений. Следовательно, наблюдая за изменениями, можно вычислить необходимый параметр среды, а именно скорость. Измерения, как правило, производятся без внедрения зондов в среду, т.е. она [среда] не возмущается. Чаще всего в данном методе используется явление доплеровского сдвига, возникающего при пропускании высокочастотных акустических волн через поток. Причиной сдвига является рассеяние волн на взвешенных частицах среды. Этими частицами обычно являются пыль или примеси. Пропускаются через среду именно высокочастотные волны, поскольку они имеют наименьший коэффициент затухания. По доплеровскому сдвигу можно найти скорость потока.