ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА ВОДОМЕРА ВЕНТУРИ

Краткое описание работы, ее цель.

На использовании уравнения Бернулли основаны многие устройства для измерения расхода жидкости в трубах – двухконусные водомеры, водомерные диафрагмы и сопла.

Принцип действия этих приборов основан на создании в потоке перепада статических напоров с помощью сужающих устройств.

Цели работы:

1) применяя уравнение Бернулли к потоку, протекающему через расходомер, установить функциональную зависимость между перепадом статических напоров и расходом жидкости;

2) провести тарировку водомера с тем, чтобы определить величину поправочного коэффициента к теоретической зависимости для расхода – коэффициента расхода водомера ( ).

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли для установившегося движения невязкой (идеальной) жидкости. Распространение уравнения Бернулли на вязкую жидкость. Геометрическое и энергетическое толкование уравнения Бернулли. Коэффициент Кориолиса. Общие понятия о потерях напора. Виды гидравлических потерь. Методы и приборы для измерения скоростей, расхода и напора жидкости. Трубка Пито, водомер Вентури.

Литература: [3, с.43-53], [5, с.72-100], [6, с.32-44], [8, с.43-61], [14, с.81-89, 97-104, 129].

Описание лабораторной установки.

Рис.4.1. Схема лабораторной установки [13]

Рис. 4.2. Схема водомера Вентури [13]

Из напорного бака 1 вода поступает в горизонтальную трубу 2, в средней части которой установлен расходомер Вентури 3 с пьезометрами. Изменение расхода достигается изменением сопротивления вентиля 4 в конце трубы. Измерение расхода ведется с помощью мерной ёмкости 5 с водомерным стеклом 6.

Водомер Вентури – это двухконусный водомер (рис. 4.2), состоящий из двух конусообразных патрубков со вставкой меньшего диаметра по сравнению с диаметром трубы, в которую вставляется водомер. Вдоль оси прибора устанавливаются два пьезометра: один – перед началом конусообразного сечения, второй – по середине суженной вставки.

Порядок проведения опытов.

Установив произвольное открытие вентиля 4, выждать некоторое время, чтобы течение в трубе стало установившимся. Замерить показания пьезометров по миллиметровой шкале. Одновременно замерить объем воды, поступившей в мерную емкость, засекая при этом время ее наполнения.

Повторить опыты 3-4 раза при разных произвольных положениях вентиля 4.

Все опытные данные заносятся в соответствующую таблицу отчета.

Обработка экспериментальных данных.

Применяя уравнение Бернулли к потоку, протекающему через расходомер, установить функциональную зависимость между перепадом статических напоров и расходом жидкости .

Для каждого опыта определить разность пьезометрических высот по формуле

.

Вычислить теоретическое значение расхода по зависимости

,

где – константа прибора, определяется по выражению

.

Вычислить действительный расход на основании проведенных замеров объемов по формуле

.

Найти значения коэффициента расхода водомера, соответствующие каждому опыту, по формуле

.

Взять среднеарифметическое значение и окончательно записать функциональную зависимость расхода от перепада статических напоров с указанием единиц измерения всех членов.

Форма отчета.

Таблица 4.1 – Регистрация опытных данных [13]

№ опыта	Диаметр, см	Показания пьезометра, см	Объем воды , см3	Время наполнения бака , с
патрубка	горловин

Таблица 4.2 – Обработка опытных данных [13]

№ опыта	Площадь поперечного сечения патрубка , см2	Разность показаний пьезометров , см	Расход воды, см3/с	Коэффициент расхода
по опыту	по формуле

7. Контрольные вопросы:

1. Каково назначение водомера Вентури? На каком принципе основана работа водомерных устройств?

2. Запишите уравнение Бернулли и дайте геометрическую и физическую интерпретацию уравнения.

3. Что называется пьезометрической высотой и пьезометрическим (статическим) напором?

4. Покажите на рисунке разность пьезометрических высот и пьезометрических напоров при горизонтальном и наклонном положении водомера.

5. Изменяются ли формулы для определения расхода водомера при наклонном положении водомера?

6. Записать и пояснить уравнение неразрывности потока.

7. В какой зависимости находится соотношение между скоростями в сечениях водомера от соотношения диаметров в этих сечениях?

8. Как определить константу и чему она равна?

9. Какого рода потери имеются в водомере? Пояснить влияние потерь при вычислении теоретического расхода.

10. Чем вызвано введение коэффициента в формулу расхода?

11. Пояснить, зачем устраивается суженная вставка между конусами водомера.

12. Что называется диффузором и конфузором?

Лабораторная работа № 5