III. Схема опытной установки

Состав установки определяется теми измерениями, которые необходимы для выполнения задач, поставленных в работе. Вентилем В1 открывается подача воды в установку из водопровода. Вентиль В2 служит для прекращения слива воды из мерного бака при измерении расхода. Бак снабжен водомерной стеклянной трубкой, показывающей уровень воды в баке. С помощью регулировочного вентиля (РВ) устанавливается необходимый режим работы установки.

На трубке Вентури на входе в сужающийся участок установлен манометр P₁ с ценой деления n₁ = 0,025ат/дел.; в горловине – вакуумметр P₂ с ценой деления n₂ =0,01ат/дел., а на выходе из трубки – водяной манометр (пьезометр) P₃. Манометр и пьезометр измеряют избыточное давление p_и = p – B, а вакуумметр – вакуум p_в = B – p, где B - атмосферное давление, измеряемое барометром.

IV. Порядок проведения опыта

1. Открыть вентиль слива В2 и закрыть регулировочный вентиль РВ.

2. Открыть вентиль В1 для подачи воды в установку.

3. Регулировочным вентилем РВ установить требуемое значение давления на входе в трубку Вентури по манометру P₁ (по числу делений шкалы: X₁ =1,2,3,….,10).

4. Убедиться в отсутствии воздушных пузырьков в линии пьезометра P₃.

5. Закрыть вентиль В2 мерного бака и провести измерение объемного расхода. Для этого необходимо включить секундомер при любом начальном уровне жидкости h₁ и выключить его, когда уровень поднимется до отметки h₂ ; открыть вентиль В2 во избежание переполнения мерного бака.Записать время τ наполнения мерного бака от отметки h₁ до отметки h₂ . Рекомендуемые значения: h₁=200мм, h₂ =254мм, 335мм или 368мм при показании P₁ больше 4 делений; при этом в мерный бак зальется 2 литра воды, 5 или 6 литров соответственно.

6. Записать показания манометров P₁, P₂, P₃ (X₁, X₂, и h делений соответственно).

7. Установить следующее значение давления по манометру P₁ (X₁) на входе в трубку и повторить действия по пунктам 4–6.

8. После проведения всех измерений плавно закрыть вентили РВ и В1 и убедиться, что вентиль В2 открыт.

9. Записать значение атмосферного давления B (мм ртутного столба).

V. Расчетные формулы

1. Абсолютное давление (по показаниям X₁ манометра P₁) на входе в трубку Вентури

p₁ = B + Δ p ₁

Δ p ₁= n₁ X₁·0,981·10⁵+9,81·Δ h₁ (Па).

2. Абсолютное давление (по показаниям X₂ вакуумметра P₂) в горловине трубки Вентури

p ₂ = B – Δ p ₂

Δ p ₂ = n₂ X₂ ·0,981·10⁵ + 9,81·Δ h₂ (Па).

3. Абсолютное давление (по показаниям h пьезометра P₃) на выходе из трубки Вентури

p ₃ = B+Δ p ₃

Δ p ₃ = 9,81 (h+ Δ h₃) (Па).

4. Объемный расход Q = V/τ (м ³/c).

5. Среднерасходная скорость в сечении u = Q/F (м/с).

6. Полное давление в сечении .

7. Потери полного давления между сечениями i и j: .

VI. Протокол испытания и обработки результатов

Справка: 1мм рт.ст.=133,322 Па; 1ат=0,981·10⁵ Па; 1мм вод.ст.= 9,81 Па

Необходимые для расчетов данные и параметры установки:

диаметры в сечениях трубки Вентури: d₁ = d₃ = 20 мм; d₂ = 5,08 мм;

площади сечений: F₁ = F₃ = 3,14·10^-4 м², F₂ = 2,026·10^-5 м²;

плотность воды:  = 1000 кг/м ³;

уровень расположения манометров: Δ h₁ = Δ h₂ = 300мм; Δ h₃ = 90мм;

цена деления шкал:

манометра P₁ - n₁ = 0,025ат/дел.

вакуумметра P₂ - n₂ =0,01ат/дел.

Запись показаний и обработку результатов рекомендуется вести в форме таблицы, приведенной ниже. По окончании расчетов нужно построить графики изменения статического давления, полного давления и скорости вдоль трубки Вентури и сделать выводы по работе.

Протокол испытаний и обработки

Дата_________________ В = _______________

№ пп	Показания, формулы	Режимы
		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X
1	X1, делений	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2	Δp 1, Па
3	p1, Па
4	X2, делений
5	Δp2, Па
6	p2, Па
7	h, мм вод.ст.
8	Δp3, Па
9	p3, Па
10	h1 , мм	200	200	200	200	200	200	200	200	200	200
11	h2 , мм	254	254	254	310	310	310	335	335	335	368
12	V,10–3м3	2	2	2	4	4	4	5	5	5	6
13	τ, с
14	Q = V/τ, м 3/c
15	u1= u3 = Q/F1 , м/с
16	[( u21 )/2], Па
17	u2 = Q/F2 , м/с
18	[( u22 )/2], Па
19	p*1= [p1+( u21 )/2], Па
20	p*2= [p2+( u22 )/2], Па
21	p*3= [p3+( u23 )/2], Па
22	Δpr (1-2) =(p*1 - p*2), Па
23	Δpr (2-3) =(p*2 - p*3), Па
24

Выводы:

В выводах рекомендуется указать характер изменения скорости, статического давления и давления торможения по длине канала с горловиной, наблюдаемый по результатам опыта (по графику и по протокольным данным). Необходимо сравнить опытные распределения параметров потока с распределениями, которые должны быть согласно теории. Полезно отметить, какая часть канала с горловиной обладает большими потерями полного давления – сужающаяся или расширяющаяся.

Работа завершается следующими подписями после выводов:

Работу выполнил студент_____________________________________

Работу принял преподаватель__________________________________

9