10844

41

ТАРИРОВАНИЕ ВОДОМЕРА ВЕНТУРИ

43

Рисунок 3 – Диафрагма

Между величинами получаемых таким путем перепадов давления и расходами жидкости имеется определенная зависимость, которая и может быть использована для вычисления расхода по измеренному перепаду.

При протекании жидкости через сужающее устройство, вследствие перехода части потенциальной энергии давления в кинетическую энергию, средняя скорость потока в сужении повышается. В результате этого статическое давление потока после сужающего устройства становится меньше чем перед ним.

Между разностью этих давлений (перепадом давления ∆h) и расходом жидкости имеется определенная зависимость, которая и может быть использована для вычисления расхода по измеренному перепаду.

Достоинством этих приборов является большая пропускная способность,

прямой поток жидкости, отсутствие в них каких-либо движущихся частей,

подверженных скорому износу, открытое сечение, дающее возможность беспрепятственному проходу даже крупных взвешенных частиц, простота устройства и эксплуатации.

Конструктивно наиболее простым прибором является диафрагма. Однако диафрагма создает наибольшее гидравлическое сопротивление при проходе через нее потока и вызывает значительные потери напора.

44

Наиболее совершенным в отношении гидравлических сопротивлений является водомер Вентури. Водомер Вентури представляет собой вставку в основную трубу диаметром D трубы меньшего диаметра d с плавным входом и выходом [2]. Для установки водомера Вентури требуется больший по длине прямолинейный участок.

Для исключения искажения потока в приборе сужающее устройство должно размещаться на достаточном расстоянии от источников возмущения (колено, кран,

сужение и т.д.). Необходимая минимальная длина прямолинейного участка до прибора должна быть в зависимости от сужающего устройства и типа источника возмущения от 4d1 до 50d1.

В таблице 1 приведены расстояния от некоторых видов источников возмущения до сужающего устройства.

Таблица 1 – Расстояния от источников возмущения до сужающего устройства

45

где А – постоянная водомера.

Действительный расход жидкости, который проходит через водомер, будет меньше теоретического Qд < QТ . Это объясняется тем, что при протекании жидкости через водомер, часть напора будет расходоваться на преодоление гидравлических сопротивлений.

Таким образом

QТ

где μ – коэффициент расхода водомера.

Обозначая величину μ × А через С, получим

Теоретически вычислить действительное значение коэффициента расхода μ

и характеристику водомера С невозможно ввиду того, что на их значение оказывают трудно учитываемые факторы. Поэтому эти коэффициенты могут быть определены только опытным путем. Следует отметить, что начиная с определенных значений числа Рейнольдса – Re , коэффициент расхода μ и

характеристика С достигаю предельных значений. Эти значения чисел Re называют предельными. Очевидно, режим движения Re > (Re )пр следует рассматривать как соответствующий квадратичной области. Для квадратичной области коэффициент расхода μ и характеристика водомера С становятся, для данного водомера,

постоянными.

Квадратичный режим в водомере имеет место при Re > 105 − 106 .

47

На практике расход жидкости определяют по тарировочным кривым,

полученным опытным путем и дающим для данного водомера прямую зависимость между перепадом давлений h и измеряемыми расходами жидкости Qд (рисунок

4).

В описанном виде водомер Вентури дает возможность определить мгновенный расход, имеющийся в трубе в данный момент.

Для определения расхода за определенный промежуток времени (час, сутки)

водомер снабжается добавочным устройством, которое производит автоматическое суммирование протекающего количества воды.

48

1 Состав лабораторной работы

В состав работы входит:

1. Построение теоретической кривой расхода водомера QТ = f ( h) по формуле

(1).

2.Построение тарировочной кривой Qд = f ( h) по данным опыта (рисунок 4).

3.Построение по полученным данным графика зависимости μ = f (Re ) по формуле (6) (рисунок 5).

Рисунок 4 – Графики зависимости QТ = f ( h) и Qд = f ( h)

Рисунок 5 – График зависимости μ = f (Re )

49

2 Опытная установка

Опытная установка для тарирования водомера Вентури изображена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Опытная установка

Опытная установка состоит из водомера Вентури 1, расположенного на горизонтальном участке 2, соединенной стояком 3 с лабораторным водяным баком

4, который обеспечивает поступление в водомер воды под постоянным напором. К

водомеру в широком сечении ω1 диаметром d1 и узком сечении ω2 диаметром d2

присоединен с помощью резиновых трубок дифференциальный пьезометр 5.

Дифференциальный пьезометр 5 показывает разность давлений h ,

соответствующую расходу воды Qд , протекающему в данный момент через водомер.

50

В нижней части дифференциальный пьезометр имеет краны n1 и n2 , с

помощью которых можно выключить указательные трубки дифференциального пьезометра. Это устройство позволяет более точно делать отсчеты по шкале, для чего нужно закрыть краны, соединяющие водомер с трубками дифференциального пьезометра, и тогда колебание давления в трубе не будет передаваться на уровень жидкости в этих трубках. Необходимо только следить, чтобы закрытие обоих кранов у дифференциального пьезометра производилось одновременно.

Для изменения скорости движения воды в трубе, а следовательно, и расхода на выходном конце трубы имеется задвижка 6.

Измерение расхода производится объемным способом с помощью мерного бака 7, установленного около выходного конца трубы 2.

На выходном конце трубы 2 имеется отсекатель 10, с помощью которого производится направление вытекающей струи через отводные трубы 11 в

подземный резервуар с водой или в мерный бак 7.

Измерение температуры воды, вытекающей в бак, производится термометром

9.

При большой разнице давлений в широком и узком сечениях водомера вместо дифференциального пьезометра 5 можно показания снимать по дифференциальному манометру 8.

В этом случае разность h , равная разности пьезометрических напоров,

вычисляется по формуле