Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
 Скачать 4.09 Mb.
|
Виртуальная лабораторная работа № 10ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ В СЕЧЕНИИ КРУГЛОЙ ТРУБЫ Вводная часть Скорости потока жидкости в трубопроводах обычно вычисляют по скоростному напору, измеряемому по разности показаний скоростных трубок (трубок полного напора) и пьезометров. На рис. 33 и 34 показаны схемы измерения скоростей с помощью угловой трубки полного напора. Трубка закреплена в державке, которая фиксируется в стержне цангой. Стержень перемещается радиально в корпусе координатника. Перемещения трубки отсчитывают по шкале на корпусе. Для повышения точности показаний установки трубки ограничитель снабжен нониусом.  Рис. 33. Изменение положения угловой трубки полного напора  Рис. 34. Измерительная шкала угловой трубки полного напора Применяя трубки диаметром до 1 мм (внутренний диаметр 0,5 мм), можно проводить достоверные измерения на расстояниях от стенок в 2…3 мм. При меньших расстояниях возникают ошибки измерения из-за возрастания радиального градиента скорости и несимметрии обтекания трубки. Для уменьшения влияния державки на поток, ее диаметр не должен быть больше 0,05 диаметра мерного сечения. При установке прибора необходимо тщательно выверить пространственную ориентацию трубки и точно зафиксировать на шкале координатника начальное положение трубки в центре мерного сечения. Пьезометры подключаются к кольцевому выравнивающему коллектору, соединенному в нескольких точках периметра с трубопроводом (рис. 33). Дренажные отверстия в стенке должны иметь диаметр 1…4 мм и острые, тщательно зачищенные кромки, чтобы избежать появления местных деформаций потока, искажающих замеры. При измерении больших скоростей воды, а также в трубах большого диаметра, на консоль угловой трубки действуют значительные гидродинамические силы, которые могут вызвать отклонения и вибрации трубки. В таких случаях целесообразно пользоваться цилиндрической трубкой полного напора (диаметр трубки d = 3…5 мм, диаметр входного отверстия – 0,5…1 мм), которая имеет две опоры, расположенные диаметрально. При этом замер давления нужно производить в сечении, вынесенном перед трубкой на 2…4 ее диаметра, чтобы исключить влияние стеснения потока трубкой на замер напора. Перепад hU полного и пьезометрического напоров измеряется прибором Пито ‒ Прандтля. Если обнаруживаются значительные колебания показаний пьезометра (вызываемые пульсациями потока), перед ним в соединительных линиях устанавливаются демпфирующие устройства в виде дросселей различного типа, усредняющих значения hU.  Скорость в точке замера 𝑈 = 𝑘 2𝑔ℎU , (48) где k – тарировочный коэффициент трубки, обусловленный влиянием на показания конструкции трубки и числа Рейнольдса Re. Для угловых трубок полного напора в обычных уcловиях измерений (Re > 1 000) можно принимать k = 1. Из-за большой инерционности прибора, измерения рассмотренным способом позволяют получать в турбулентном потоке только осредненные во времени значения местных скоростей. Измерения осредненных скоростей по осредненному прибором перепаду hU связано с турбулентными пульсациями в потоке и возникающими от этого некоторыми погрешностями, которые, однако, невелики (менее 1 %). Для измерения и контроля постоянства расхода на трубопроводе вне рабочего участка должно быть установлено расходомерное сужающее устройство (диафрагма и т. п.). Чтобы обеспечить достаточную точность результатов, измерения скоростей следует производить в трубах диаметром не менее 50 мм. Описание установкиИмитационная лабораторная работа выполнена в виде самостоятельной трехмерной графической программы. После запуска исполняемого файла лабораторной работы осуществляется загрузка графических элементов в память компьютера, по завершению чего на экране отобразится виртуальное пространство лабораторной работы (рис. 35) [25].  Рис. 35. Схема установки к виртуальной лабораторной работе: 1 – кнопка выхода из программы; 2 – кнопка приведения установки в исходное состояние; 3 – центробежный насос; 4 – электродвигатель; 5 – пульт включения электродвигателя; 6 – манометр; 7 – вентиль подачи воды; 8 – компрессор; 9 – устройство для замера скоростного напора; 10 – шкала прибора Пито ‒ Прандтля; 11 – ртутный дифференциальный манометр Для данной установки внутренний диаметр сечения трубопровода – 100 мм. |