ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 1 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ.

ОБЪЕМНЫЙ МЕТОД

Цель работы – знакомство со способами измерения расхода жидкости; изучение объемного метода измерения расхода.

Задание – самостоятельно изучить гидравлические схемы стендов ТМЖ-2В-09-12ЛР-01 и ТМЖ-001 и их характеристики; подготовить формы табл. 1.1 для заполнения во время проведения работ; изучить уравнения, использующиеся при расчете объемного расхода жидкости.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Основы методаизмерения объемного расхода

Расходом воды называется ее объем, протекающий через поперечное сечение потока в единицу времени. Для больших потоков жидкости, таких как реки, различные каналы или всевозможные водосборы и т. п., расход выражается в кубических метрах в секунду (м3/с); для малых потоков – родник, ручей и др. – расход выражается в литрах в секунду (л/с).

Для больших потоков, кроме расхода жидкости, используется множество других очень важных гидравлических характеристик. Это и скорость течения, и уровень воды, и уклон поверхности глади, и др. В том случае, если расход течения проверяется систематически, существует возможность вычисления максимальных и минимальных расходов, средних расходов по суткам, а также прочих не менее значимых параметров.

Существуют две основные группы, на которые делятся все существующие методы определения расходов.

Первая группа – это непосредственное измерение. К ней можно отнести объемный метод, который основывается на измерении расхода с помощью мерных сосудов. В этом случае измеряется время заполнения сосуда, а расход можно определить исходя из соотношения объема воды в сосуде и времени его наполнения. Этот метод применяется обычно на малых водотоках – ручьях, родниках, лабораторных лотках и т. п. Объемный метод отличается относительно большой точностью.

Вторая группа – это косвенное определение расхода, которое может выполняться различными методами. Но у всех этих методов есть общая

19

характерная особенность. Она заключается в том, что измеряется не расход жидкости, а обособленные характеристики потока. Расход же можно получить с помощью вычислений. К таким методам можно отнести:

1)метод «скорость – площадь». Расход воды определяется по скорости течения жидкости и площади поперечного сечения потока;

напор на выходной или входной части водослива. При известном напоре расход находится с помощью математических зависимостей, описывающих поведение системы измерения;

3)определение расхода методом смешения. Он имеет несколько разновидностей (электролитический, тепловой, калориметрический).

Самый популярный из этих методов – электролитический, он применяется в настоящее время чаще всего. При его осуществлении расход воды определяется в зависимости от изменения электропроводимости потока, в который вводится (подмешивается) электролит. При одном и том же количестве введенного в поток жидкости в единицу времени электролита электропроводимость смеси тем ниже, чем больше расход жидкости.

При измерении расходов речных потоков самым популярным является метод «скорость – площадь». Для определения площади сечения реки производят измерение ее глубины по ширине, а измерение скорости осуществляется в различных точках живого сечения в большинстве случаев с помощью гидрометрической вертушки. Иногда для этих целей могут применяться и другие приборы, в том числе и поплавки.

К данному методу следует также отнести расчетный способ определения расхода по площади живого сечения и средней скорости потока, вычисленной по формуле Шези, которая справедлива для определения средней скорости потока при установившемся равномерном турбулентном движении жидкости в области квадратичного сопротивления для случая безнапорного потока:

V =C R I ,

где V – средняя скорость потока, м/с; С – коэффициент трения по длине (коэффициент Шези), являющийся интегральной характеристикой сил

20