2.2. Описание лабораторной установки

Работа выполняется на стенде гидравлическом универсальном ТМЖ-2 с модулем 5 (рис. 10, а). Сменный модуль 1 представляет собой трубу Вентури, в десяти сечениях которой установлены пьезометры, предназначенные для определения пьезометрического напора. Размеры сечений модуля указаны на рис. 10, б. Расход жидкости измеряется с помощью ротаметра.

Ротаметр 2 представляет собой стеклянную трубку со шкалой, внутри которой находится поплавок (рис. 10, в). При пропускании жидкости через трубку поплавок зависает в потоке (чем больше расход жидкости, тем выше зависает поплавок). Ротаметр снабжен тарировочным графиком, выражающим зависимость расхода от числа делений на шкале трубки. Таким образом, измерив числ о делений на шкале, по тарировочному графику находят расход жидкости.

Рис. 10. Схема лабораторной установки

2.3. Порядок проведения опыта и вычислений

1. Подготовить стенд ТМЖ-2 к работе: включить насос и освободить напорный бак от воздуха.

2. Установить фиксированный расход жидкости и измерить его с по­мощью ротаметра.

3. Зафиксировать показания пьезометров и записать их значения в табл. 1.

4. По результатам измерений в каждом сечении трубы Вентури рассчитать среднюю скорость и скоростной напор, α принять равным единице, результаты вычислений записать в табл. 1.

5. По данным табл. 1 построить пьезометрическую и напорную линии. Образец построения пьезометрической и напорной линий приведен на рис. 11.

Таблица 1

Результаты измерений и расчета значений полной удельной энергии жидкости в сечениях трубы

Показатель	Номер сечения
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Диаметр сечения d, м
Пьезометрический напор , м
Расход воды Q, м3/с
Средняя скорость , м/с
Скоростной напор м
Полная удельная энер­гия м
Потеря энергии , м

Рис. 11. Образец построения пьезометрической и напорной линий

Лабораторная работа 3

Определение коэффициента расхода мерной диафрагмы

Цель работы: опытным путем определить коэффициент расхода  и его зависимость от числа Рейнольдса.

3.1. Основные теоретические сведения

В практике измерения расхода жидкости широко используются расходомеры с сужающим устройством. Эти расходомеры состоят из трех элементов: сужающего устройства, дифференциального манометра для измерения перепада давления и соединительных линий с запорной и предохранительной арматурой.

Одним из видов сужающего устройства является диафрагма (рис. 12). Принцип работы диафрагмы заключается в том, что перепад давления до и после диафрагмы зависит от расхода жидкости, проходящей через нее.

Рис. 12. Схема лабораторной установки

Для создания единой методики расчета сужающих устройств разработаны нормативные документы, в которых изложены требования к изготовлению и использованию сужающих устройств для измерения расхода жидкости, однако часто используются и нестандартные диафрагмы, для которых некоторые коэффициенты (например, коэффициент расхода μ) приходится определять опытным путем.

Расход жидкости Q через диафрагму определим следующим образом.

Составим уравнение Бернулли для сечений 1 – 1 и 2 – 2, предполагая, что жидкость идеальная:

,

(9)

где , – пьезометрический напор соответственно в сечениях 1 – 1 и 2 – 2, м;

v₁, v₂ – скорость потока в сечениях 1 – 1 и 2 – 2, м/с.

Уравнение неразрывности потока для сечений 1 – 1 и 2 – 2 имеет вид:

.

(10)

После преобразования формул (9) и (10) получим:

.

(11)

Теоретический расход жидкости

.

(12)

Подставим в формулу (12) значения диаметров сечений 1 – 1 (d₁ = 0,015 м) и 2 – 2 (d₂ = 0,01 м) и получим:

.

(13)

Действительный расход жидкости

.

(14)

Следовательно, коэффициент расхода

.

(15)

Определив опытным путем коэффициент μ, по перепаду напора h на пьезометрах легко рассчитать расход Q_д.

С другой стороны, по опытным данным можно построить график зависимости h = h(Q), который позволит быстро, измерив перепад напора h, определить расход жидкости Q.