Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретические сведения. Дроссельными расходомерами называются устройства, осущест­вляющие сужение (дросселирование) потока и устанавливаемые в трубопроводах для измерения расхода





 

Дроссельными расходомерами называются устройства, осущест­вляющие сужение (дросселирование) потока и устанавливаемые в трубопроводах для измерения расхода жидкости или газа, воздуха. Такими устройствами являются расходомер Вентури (рисунок 6.1а), а также всевозможные мерные сопла и диафрагмы, например, изображенные на рисунках 6.1б, 6.2.

Расходомер Вентури представляет собой короткую трубу, со­стоящую из двух участков: плавно сужающегося (сопла) и постепенно расширяющегося (диффузора). При движении жидкости через сопло поток плавно сужается, его скорость увеличивается, а давление падает.

В пределах диффузора поток плавно расширяется и замедляется, а давление в нем возрастает.

 

 

 

а б

 

Рисунок 6.1 – Расходомер Вентури (a) и диафрагма (б)

 

Диафрагма представляет собой шайбу с круглым отверстием, выполненным соосно трубопроводу. При движении жидкости через диафрагму внезапное сжатие потока и его самопроизвольное расширение сопровождается вихреобразованием по обе стороны шайбы. При движении жидкости через мерное сопло поток сужается постепенно, но расширение его за соплом происходит самопроизвольно и сопровождается вихреобразованием. Мерное сопло либо впрессовывается в трубы (см. рисунок 6.2), либо, как и диафрагма, зажимается между фланцами (см. рисунок 6.1б, 6.2б).

 
 
а б а – впрессованное в трубу; б – зажатое между фланцами   Рисунок 6.2 – Мерное сопло  

 


 

По мере движения жидкости через сужающее устройство ско­рость потока изменяется, а следовательно, возникает разность давлений, которая может быть измерена (см. рисунок 6.1а), например, либо посредством двух пьезометров, либо дифференциальным U-образным манометром. Принцип измерения расхода посредством дроссельных расходомеров заключается в том, что эта разность (перепад) давлений вполне определенным образом связана с расходом. Рассмотреть и понять принцип работы таких устройств позволяет уравнение Бернулли, составленное для тех сечений потока, разность давлений в которых фиксируется тем или иным образом. При этом ориентация расходомера относительно горизонта принципиального значения не имеет.

Уравнение Бернулли, составленное для сечений 1–1 и 2–2 потока реальной (вязкой) жидкости, движущейся через горизонтально расположенный расходомер, например, Вентури (см. рисунок 6.1а), имеет вид:

,

где р – гидродинамическое давление, Н/м2;

γ – удельный вес жидкости, Н/м3;

υcp – средняя скорость потока, м/с;

α – коэффициент Кориолиса;

h1–2 – гидравлические потери, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Гидравлические потери в сужающих устройствах являются местными и определяются по формуле Вейсбаха:

,

 

 

где ξм – коэффициент местных гидравлических потерь (местного гидравлического сопротивления).

Согласно уравнению расхода и по определению средней скорости потока имеем:

,

где S – площадь живого сечения потока, м2;

Q – объемный расход, м3/с.

Тогда, учитывая, что

где γ, γ׀ – удельный вес жидкости в трубопроводе и дифманометре соответственно получим из уравнения Бернулли:

. (6.1)

Теперь составим уравнение Бернулли для сечений 1–1 и 2–2 потока идеальной жидкости, считая, что расходомер расположен горизонтально,

 

,

 

где υ – местная скорость потока, одинаковая для всех точек его живого сечения, м/с.

Здесь α1 =α2 =1; h1–2=0, так как идеальная жидкость не обладает вязкостью. Тогда, используя уравнение расхода

,

и учитывая, что

,

получим

 

. (6.2)

Точно подсчитать расход по формуле (6.1) довольно сложно, так как величина местных потерь и коэффициентов ξM и α зависит от числа Рейнольдса, вида и конструктивных особенностей сужающего устройства. Поэтому на практике для определения расхода жидкости используют формулу (6.2), содержащую некоторый поправочный коэффициент β, т.е.

. (6.3)

Коэффициент β называется коэффициентом дроссельного расходомера и учитывает, что в действительности расход реальной жидкости (см. формулы (6.1), 6.3)) из-за неравномерности распределения скоростей по сечению потока и неизбежных потерь механической энергии всегда меньше теоретического расхода идеальной жидкости (см. формулу (6.2)). Значение коэффициента β зависит от вида, размеров и конструктивных особенностей дроссельного устройства, а также от значения числа Рейнольдса. Поэтому значение коэффициента расхода, как правило, находят из опыта, т.е. в результате тарировки дроссельного расходомера. Тарировка – опытное определение характера зависимости расхода (объемного, массового или весового) от величины перепада уровней жидкости в пьезометре или дифманометре.

Формулы (6.1)-(6.3) справедливы и для мерных сопел, и для диафрагм, однако здесь S2 – площадь поперечного сечения сопла на выходе или площадь отверстия в диафрагме.

 






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 387. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия