Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
![]()
|
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. |