Лекция Введение в предмет Основы гидравлики. Основные свойства жидкостей и газов
 Скачать 1.36 Mb.
|
|
2. Механические манометр. 88 Манометр (см. рис. 3.4) состоит из согнутой металлической трубки Т, один конец которой соединен с резервуаром, в котором измеряется давление. Конец трубки В соединен с рычагом ВС, который поворачивает стрелку. При повороте стрелки она указывает величину давления. При избыточном давлении в трубке Т свободный ее конец В начинает распрямляться и приводит в движение стрелку, которая показывает величину давления. Такие манометры отличаются прочностью. T C B p Рис. 3.4. Механический манометр 3. Барометры Барометры (см. рис. 3.5) используются для измерения атмосферного давления. В лабораторных условиях используется барометр Фортина, позволяющий довольно точно измерить атмосферное давление. H R V Рис. 3.5. Жидкостный барометр Принцип действия барометрическая трубка R опрокинута открытым концом в чашу площадью S. Прибор заполнен ртутью. Чаша прикрыта от попадания пыли тканью, что не мешает прохождение воздуха сквозь нее. Рядом с трубкой расположена шкала, проградуированная в мм. При помощи винта V чаша перемещается по вертикали для того, чтобы совместить свободную поверхность ртути с нулем шкалы. Над уровнем ртути в барометрической трубке сохраняется слабое давление, определяемое давлением насыщенных паров ртути. Давление столба ртути высотой H в барометрической трубке соответствует атмосферному давлению. По шкале определяем величину атмосферного давления в мм.рт.ст. 4. Вакуумметры Принцип действия механического и жидкостного вакуумметров аналогичен принципу действия механического манометра и жидкостного пьезометра. 5. Трубка Пито–Прандтля Трубка Пито–Прандтля (см. рис. 3.6) позволяет одновременно определить величину динамического и статического давления в определенной точке потока. Через отверстие А происходит измерение динамического давления. Через отверстия М измеряется статическое давление жидкости. Жидкость под действием давления поднимается по соответствующим пьезометрическим трубкам до точек Аи М M M A Рис. 3.6. Трубка Пито–Прандтля 90 Так как плотность газа (воздуха) значительно меньше плотности жидкости, то давлением воздуха можно пренебречь. Разность давления в точках Аи М будет p gh . Разность давления Δp зависит от динамического давления на входе в трубку Пито–Прандтля, что следует из уравнения Бернулли для точек Аи М 2 2 M A p p , где – скорость потока на входе в трубку Пито–Прандтля. Таким образом, 2 2 p , откуда получаем 2 gh (3.17) Примечания 1. Трубка Пито–Прандтля измеряет местную скорость в данной точке, поэтому для определения расхода по формуле Q S необходимо измерить местную скорость в нескольких точках сечения для нахождения 2. Для того, чтобы учесть потери на трение в формулу вводится коэффициент φ. Коэффициент φ определяется экспериментально для каждой трубки и вносится в паспорт измерительного прибора. Обычно φ = 0,97-0,98. 3. Трубка Пито–Прандтля позволяет измерить довольно большие значения скоростей, при малых скоростях увеличивается погрешность измерения из-за погрешностей манометра ( 0,1 см. 6. Расходомер Вентури Расходомер (см. рис. 3.7) служит для измерения расхода жидкости и представляет собой плавную сходящуюся – расходящуюся вставку, к которой подключается дифферциальный манометр. Для вывода расчетной формулы применим уравнение Бернулли для сечения 1-1 перед сужением и сечения 2-2 в сужении (α 1 = α 2 = 1). 1 1 2 2 d D h Рис. 3.7. Расходомер Вентури 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 v p (3.18) С учетом уравнения неразрывности 1 1 2 2 S S 2 4 2 4 1 2 d p D (3.19) Откуда 2 4 4 1 2 1 ( / ) p d D , 2 4 4 1 2 4 1 ( / ) d p Q d D Зная перепад давления по дифференциальному манометру, можно для данного диаметра вставки и трубы определить расход жидкости, протекающей через трубу. Для ртутного манометра 92 рт ж Обычно расходомеры выпускаются для определенных диаметров труби его диаметр d и D известны. В этом случае формула упрощается 2 p Q S , (3.20) где μ – коэффициент, учитывающий конструктивные особенности прибора, в частности 4 4 d D , и вносится в паспорт прибора. 7. Ротаметры Ротаметры (см. рис. 3.8) используются для измерения расхода жидкостей, имеющих слабые коррозийные свойства. Ротаметр состоит из сужающейся стеклянной трубки и металлического конусообразного измерителя. На измеритель действуют следующие силы сила тяжести G, архимедова сила F A , сила динамического давления жидкости F. Для измерителя, находящегося в покое, можно записать A G F F или ж ж , (3.21) где ρ – плотность жидкости V – объем измерителя – скорость течения жидкости S – площадь сечения измерителя. Сила тяжести и архимедова сила – величины постоянные, поэтому сила динамического давления жидкости при любом расходе Q S будет также постоянной. F F A G Рис. 3.8. Ротаметр Приуменьшении расхода измеритель опускается, уменьшается сечение для прохождения жидкости, соответственно скорость увеличивается, сохраняя постоянным значение силы динамического давления. Если мы проградуируем стеклянную поверхность ротаметра в единицах измерения расхода, тов зависимости от высоты поднятия измерителя можно определять расход. |