8. 5 Діафрагма, сопло і труба Вентурі

В якості звужуючих пристроїв для вимірювання витрати в трубах використовують діафрагму, (рис. 8. 2) сопло (рис. 8. 3) і трубу Вентурі (рис. 8. 4)

Рисунок 8. 2 Діафрагма

Із наведених пристроїв, які використовують принцип звужуючих пристроїв діафрагма є найбільш прости приладом. Однак вона характеризується найбільшим гідравлічним опором і викликає значні втрати напору.

Р исунок 8. 3 Сопла Вентурі

Найбільш досконалим пристроєм, в гідравлічному відношенні, є труба Вентурі (рис. 8. 4).

Рисунок 8. 4 Труба Вентурі

Для вимірювання перепаду статистичних напорів звужуючих пристроїв вони обладнуються диференціальними ртутними манометрами. Манометри підключаються до кільцевих камер, які спілкуються з потоком завдяки кільцевих щілин (діафрагма і сопла) або отворів що виконані свердлом, розташованих по колу перерізу трубопроводу (витратомір Вентурі). Ці камери осереднюють тиск по периметру труби.

При використанні диференціального манометру різниця статистичного напору в перерізах 1 і 2 потоку пов’язана з показаннями манометру наступним співвідношенням яке визначається за формулою:

, (8. 11)

де - питома вага робочої рідини в диференціальному манометрі, кг / м³;

- питома вага рідини в трубопроводі, кг / м³;

Для ртутно – водяного диференціального манометру .

Для практичного використання наведених звужуючих витратомірів: діафрагми, сопло і труба Вентурі необхідно знати величину їх коефіцієнту витрат .

9 Тарування пристроїв для вимірювання витрат і швидкості рідини

Метою проведення парирування є отримання опитним шляхом значень коефіцієнту витрати (або ) при різних витратах, побудування графіку залежності від числа (критерію) Рейнольдса і визначення коефіцієнту в квадратичній зоні режиму руху рідини.

Лабораторна установки для парирування діафрагми (рис. 9. 1) складається із повітряного колоколу 1, який приєднаний до коло уколу трубопроводу з встановленим на ньому витратоміром 2, мірним баком 3, збірником води 4 і відцентровим насосом 5.

Рисунок 9. 1 Схема лабораторної установки для парирування діафрагми: 1 – колокол повітряний; 2 – витратомір; 3 – бак мірний; 4 – збірник води; 5 - відцентровий насос; 6 – скло водомірне; 7 – кран триходовий; 8, 9 - засувки

10 Вимірювання витрат води за допомогою водозливів

10. 1 Призначення, загальні відомості про водозливи та вимоги

Водозливи в технічній гідравліці займають окремий розділ, який має занадто важливе значення для гідротехніки.

Водозливом називається перешкода, через котру відбувається переливання води. Та ділянка перешкоди, на якій безпосередньо відбувається протікання води має назву порогу водозливу.

Водозливи можуть використовуватися в якості приладів для вимірювання витрати потоків як у трубопроводах різних діаметрів, в лабораторних цілях, так і у відкритих руслах на гідротехнічних спорудах. Останнє має виключно важливе значення в гідротехніці.

Головними вимогами щодо улаштування водозливів є наступне:

- простота улаштування та надійність експлуатації;

- точність вимірювання, або найменша похибка при вимірюванні витрат рідини.

10. 2 Склад улаштування елементів та параметрів водозливу

Як правило з цією метою використовують прямокутні і трикутні водозливи в тонкій стінці, які працюють в режимі незатопленого струменю (при переливанні рідини через поріг утворюється вільно падаючий струмінь).

Рисунок 10. 1 Схематичне зображення елементів та параметрів водозливу

Характерними параметрами (елементами) водозливів (рис. 10. 1) є:

- ширина або отвір порогу (довжина водозливного фронту;

- товщина стінки (порогу) водозливу;

і - висота порогу відповідно у верхньому та нижньому б’єфах, у випадку коли має місце = цю висоту позначають ;

- геометричний напір на водозливі, котрий вимірюється в перерізі , де ще не має місце пониження вільної поверхні потоку (на відстані від стінок водозливу);

- ширина русла, в якому обладнано водозлив;

- швидкість підходу, середня швидкість потоку в перерізу , з шириною русла і глибиною потоку ;

- повний напір на водозливі або напір з урахуванням швидкості потоку рідини, м.

Повний напір на водозливі або напір з урахуванням швидкості потоку визначається за формулою:

. (10. 1)

де - геометричний перепад на водозливі (різниця відміток горизонтів води у верхньому та нижньому б’єфах;

- повний перепад на водозливі або перепад з урахуванням швидкості підходу води.

Повний перепад на водозливі або перепад з урахуванням швидкості підходу води визначається за формулою:

. (10. 2)

Витрата яка проходить через водозлив визначається за формулою:

, (10. 3)

де - площина водозливного отвору, яка дорівнює - для прямокутного водозливу і - для трикутного водозливу;

- коефіцієнт витрати водозливу.

Точні значення визначаються експериментальним шляхом парирування водозлив. Існують також емпіричні залежності визначення параметру .

Необхідно твердо запам’ятати, що геометричний напір на водозливі являє собою перевищення над гребнею водозливної стінки горизонту води в перерізу , де ще не має місця спаду вільної поверхні, яке обумовлено витіканням води через водозлив.