4. Устройство и принцип действия учебной установки

1. 4.1. Устройство установки (рис.2).

Установка состоит из горизонтально расположенного трубопровода, состоящего из труб 2, 4, 6, 8, 10 диаметром 36 мм, трубы 5 диаметром 81 мм, угольника 3, муфты 7 и резкого поворота 9, к которым присоединены шесть пьезометров П1 – П6, ротаметр РТ1. Таким образом, трубопровод содержит пять местных гидравлических сопротивлений: угольник, внезапное расширение, внезапное сужение, муфту и резкий поворот.

Основные размеры местных гидравлических сопротивлений приведены в таблице 3.

Верхние концы пьезометров присоединены к воздушному коллектору 12, который через вентиль ВН3 может соединяться с атмосферой.

Рис. 2 Принципиальная гидравлическая схема учебной установки

«Гидродинамика ГД-05М»

Таблица 3

Параметры местных сопротивлений

№	Местное сопротивление	Основные размеры
1	Угольник
2	Внезапное расширение
3	Внезапное сужение
4	Муфта
5	Внезапный поворот

Трубопровод одним концом присоединен через вентиль ВН1 к напорному баку Б1 системы оборотного водоснабжения лаборатории. Другой конец трубопровода после ротаметра через вентиль ВН2 и трубу 11 соединен напрямую со сливным баком системы оборотного водоснабжения. Вентилями ВН1 и ВН2 можно регулировать расход воды в трубопроводе. После вентиля ВН2 установлен биметаллический термометр Т1.

Ротаметр – прибор для измерения расхода. Устройство ротаметра изображено на рис.3. Корпус прибора выполнен в виде вертикальной стеклянной трубки, расширяющейся кверху (угол конусности от 35^/ до 5°35^/). Внутри трубки помещается поплавок с постоянным сечением S. Поплавок свободно может передвигаться вдоль оси прибора, изменяя тем самым кольцевую площадь между поплавком и стенками трубки.

Принцип действия ротаметра заключается в следующем. На поплавок действует сила давления и вес поплавка с учетом выталкивающей силы.

,

где Р₁ – давление перед поплавком;

Р₂ – давление за поплавком;

Вес поплавка и выталкивающая сила постоянны для данной жидкости. При увеличении расхода жидкости давление Р₁ тоже увеличивается, поплавок начинает всплывать, увеличивая площадь щели для протекания жидкости, и остановится при восстановлении равновесия сил, действующих на поплавок. Таким образом, мерой расхода может служить положение поплавка. На внешней поверхности стеклянной трубки наносится безразмерная шкала. Отсчет расхода берется по верхней кромке поплавка. По тарировочному графику ротаметра (рис.5) отсчет, полученный в безразмерных единицах, переводится в расход в см³/с. Тарировочный график – зависимость расхода от положения поплавка прилагается к техническому паспорту ротаметра.

Рис. 3. Устройство ротаметра

4.2. Принцип действия установки (Рис.2).

К установке вода подводится по трубе 1 от напорного бака Б1 системы оборотного водоснабжения лаборатории. В баке Б1 с помощью насоса Н1 и автоматики (или переливной трубы 15) поддерживается неизменный уровень воды, и, таким образом, при любом открытии вентилей ВН1 и ВН2, обеспечивается постоянный расход потока в исследуемой трубе с местными сопротивлениями.

Вода поступает в трубу 2 по трубе 1, через входной вентиль ВН1.

Вентилями ВН1 и ВН2 можно отрегулировать нужный расход воды через трубу

Пьезометры П1-П6 измеряют пьезометрический напор в шести сечениях исследуемой трубы до и после каждого местного сопротивления. Воздушный коллектор 12, соединяющий верхние концы пьезометров, позволяет уменьшить габариты учебной установки, т.к. измерение пьезометрического давления производится при повышенном внешнем (атмосферном) давлении. Вентиль ВН3 предназначен для регулирования положения пьезометрической линии путём выпуска воздуха из воздушного коллектора 12.

Внимание! Пользуясь вентилем ВН3, не допускайте попадания воды из пьезометров в воздушный коллектор 12.

Расход воды в установке измеряется в делениях безразмерной шкалы (по верхней кромке поплавка) ротаметра РТ1. По тарировочному графику (рис.5) определяется расход воды в см³/с.

Температура воды измеряется термометром Т1.