Материал: Цель работы ознакомиться и понять смысл уравнения Бернулли, уметь применять его для решения практических задач гидродинамики. Схема лабораторной установки

, сжимается так, что площадь сечения струи Sстановится меньше площади отверстия диафрагмы S_cr. В дальнейшем поток занимает всё сечение трубопровода.

Применяя уравнение Бернулли к сечениям 1 и 2, получим:

)

где p₁ и р₂– давление, соответственно, в сечениях 1 и 2; и – средняя скорость движения в сечениях 1 и 2; – коэффициент потерь диафрагмы; и коэффициент кинетической энергии в сечениях 1 и 2.

Коэффициент кинетической энергии учитывает неравномерность распределения истинных скоростей в этих сечениях и представляет собой отношение действительной кинетической энергии потока к кинетической энергии, вычисленной по средней скорости.

Имея в виду, что ,а также заменяя скорости получим:



где и – соответственно, площади живых сечений 1 и 2, м²; – площадь отверстия диафрагмы, м²; – коэффициент сжатия.

Обозначая



где – коэффициент дроссельного прибора, получим



Таким образом, для определения расхода в промышленных условиях с помощью диафрагмы нужно знать значение коэффициента дроссельного прибора и показание жидкостного дифференциального манометра, выраженное высотой водяного столба.

Опыт 2. Водомер Вентури

Водомер Вентури (рис. 3.2), или, как его еще называют, двухконусный водомер, представляет собой сужающийся прибор, но

сужение потока в нем осуществляется плавно, без создания застойных вихревых зон, как это имеет место в диафрагме.

Отсутствие застойных зон позволяет резко снизить гидравлические сопротивления при прохождении жидкости через данный прибор, что дает возможность использовать водомер для измерения очень больших расходов жидкости.



Рисунок3.2 – Схема устройства водомера Вентури
Применяя уравнение Бернулли для идеальной жидкости относительно сечений 1 и 2, получим:

.

Разность давлений, фиксируемая дифференциальным манометром, представляет собой разность кинетических энергий в этих сечениях:

.

Выражая скорость по уравнению сплошности через , получим:



где

Определим скорость в сечении 1–1:

.

По скорости находим теоретический расход потока:

Q_t= S₁. (3.3)

При движении вязкой жидкости расход будет меньше и может быть определен по формуле действительного расхода:

)

где – коэффициент расхода водомера – величина, показывающая, во сколько раз действительный расход меньше теоретического.

В данной работе требуется определить значение коэффициента расхода:

= . (3.5)

Для этого необходимо определить с помощью объёмного счетчика расхода действительный расход:

=

и теоретический расход по уравнению (3.3).

Отношение площадей:



Проведение работы

Регулирующим вентилем устанавливают расход жидкости через приборы. Записывают показания соответствующих данному прибору пьезометров и определяют расход жидкости. Данные заносят в табл. 3.1.

Далее изменяют расход жидкости с помощью того же вентиля и повторяют все измерения. Количество опытов должно быть не менее 8–10. Все расчетные данные заносят в табл. 3.2.

Тарировочные графики строят в масштабе на миллиметровой бумаге. Такие графики значительно упрощают контроль за расходом жидкости при использовании диафрагмы и водомера в технологическом процессе, так как исключают необходимость проведения расчетов.
Таблица 3.1

№ опыта	Сетепень открытия вентиля	V, м3	t, сек.	Диафрагма		Водомер Вентури
1	1	0,0890	187,3	1,025	0,000	0,0133	0,0018
2	0,9	0,0339	72,7	1,075	0,000	0,0135	0,0045
3	0,8	0,0215	58,0	1,150	0,000	0,0138	0,0080
4	0,7	0,0160	57,4	1,275	0,450	0,0145	0,0120
5	0,65	0,0156	58,5	1,300	0,575	0,0146	0,0126
6	0,6	0,0152	59,6	1,325	0,700	0,0148	0,0133
7	0,5	0,0081	42,7	1,375	1,000	0,0150	0,0143
8	0,4	0,0067	40,3	1,438	1,200	0,0150	0,0148
9	0,3	0,0080	53,2	1,450	1,225	0,0153	0,0150
10	0,25	0,0082	55,6	1,475	1,275	0,0155	0,0153
11	0,2	0,0070	64,3	1,475	1,400	0,0153	0,0150

Таблица 3.2

№опыта	Диафрагма				Водомер Вентури
	Нд,м	Qд, м3/с	С, м2/с	Нв, м	Qд,м3/с	Vt,м/с	, м3/с
1	1,025	0,000475	0,0004693	0,0115	0,000475	0,180	0,000203	0,427
2	1,075	0,000466	0,0004497	0,0090	0,000466	0,159	0,000180	0,385
3	1,150	0,000371	0,0003457	0,0058	0,000371	0,127	0,000144	0,387
4	0,825	0,000279	0,0003069	0,0025	0,000279	0,084	0,000095	0,340
5	0,725	0,000267	0,0003132	0,0020	0,000267	0,075	0,000085	0,318
6	0,625	0,000255	0,0003226	0,0015	0,000255	0,065	0,000073	0,288
7	0,375	0,000190	0,0003098	0,0007	0,000190	0,046	0,000052	0,273
8	0,238	0,000166	0,0003411	0,0002	0,000166	0,027	0,000030	0,180
9	0,225	0,000150	0,0003170	0,0003	0,000150	0,027	0,000030	0,199
10	0,200	0,000147	0,0003298	0,0003	0,000147	0,027	0,000030	0,203
11	0,075	0,000109	0,0003975	0,0003	0,000109	0,027	0,000030	0,275

Рисунок 3.3 – Тарировочный график водомера Вентури, т.е. зависимость Q_в= f( Н_в)


Рисунок 3.4 – Тарировочный график диафрагмы, т.е. зависимость Q_д = f( Н_д)

Общие выводы по выполненной работе:

В выполненной лабораторной работе мы ознакомились с общими законами гидродинамики трубопроводов: определение гидродинамических параметров потока движущейся жидкости при прохождении через измерительные приборы, представляющие местные сопротивления

В выполненной лабораторной работе был поставлен опыт в ходе которого была найдены перепады давления на диафрагме и водомере Вентури. По результатам опыта определили значение коэффициента расхода для водомера Вентури. По результатам расчетов построили тарировочные графики устройств.