Материал: 1827
участки с равными площадями и измеряют скорость в определенной точке каждого участка. При вычислении средней скорости приблизительно принимают, что во всех точках участков скорость постоянна и равна измеренной [2].
редняя скорость для всего сечения трубопровода определится |
|||||
С |
|
|
|
|
|
из формулы |
|
|
|
|
|
|
W |
W1 W2 Wn |
, |
(19) |
|
производ |
ср |
n |
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
где Wср − средняя скорость вещества в отдельных точках трубопрово- |
|||||
да, м/с; n − кол чество точек в сечении. |
|
|
|
||
б |
|
|
|
||
Разб вку точек замера в трубопроводе круглого сечения можно ть по кольцевым сечениям. Число колец, на которое разбивается сечен е круглого тру опровода, в зависимости от диаметра ре-
комендуется пр н мать: |
|
|
|
|
А |
|
|
при диаметре до 200 мм – 3 кольца; |
|
|
|
при диаметре до 400 мм – 4 кольца; |
|
|
|
при диаметре до 700 мм – 5 колец; |
|
|
|
при диаметре более 700 мм – 5 – 6 колец. |
|
||
|
Д |
|
|
Если производят измерение давлений в прямоугольном трубо- |
|||
проводе, площадь сечения его разбивают на ряд равновеликих пло- |
|||
щадок и в центре каждой из них определяют скорость потока. Пло- |
|||
щадки должны иметь форму, по возможности близкую к квадрату, а |
|||
|
И |
|
|
размер каждой площадки должен быть не более 0,05 м2. |
|
||
Расход газа, протекающего по трубопроводу, определяется по |
|||
формуле |
|
И |
|
|
Q F Wср 3600 , |
||
|
|
(20) |
|
где Q – расход газа, м3/ч; F – площадь трубопровода, м2; Wср – средняя скорость газа по сечению трубопровода, м/с.
Способ измерения средней скорости при помощи пневмометрических трубок имеет ряд существенных недостатков:
1) высокая трудоёмкость;
2) необходимость применения весьма точных микроманометров, так как на практике измеряемый динамический напор обычно невелик, например, для потока воздуха со скоростью 6 – 25 м/с динамический напор лежит всего в пределах 2,5 – 25 мм вод. ст.
46
Поэтому при скоростях, меньших 5 м/с, применяют уже другие приборы, например, крыльчатые анемометры, а в некоторых случаях
– тепловые анемометры и дроссельные приборы (видео 3). В качестве датчиков расхода воздуха в автомобильных двигателях используется
пленочный датчик (ДРВ). |
|||
С |
|
||
1. 4. Измерение расхода жидкостей, газов и пара при помощи |
|||
|
|
|
дроссельных приборов |
Дроссельным прибором называется приспособление, установ- |
|||
ленное |
тру опроводе и создающее в нём сужение трубы. При про- |
||
текан |
дкостей, газов и пара через суженное сечение трубопрово- |
||
да, согласно |
уравнения энергии, происходит увеличение скорости |
||
|
я потока вследствие превращения потенциальной энергии |
||
движен |
|||
потока в к нет ческую. В связи с этим давление в суженном сечении |
|||
трубопровода |
|
удет меньше давления до сужения (формула скорости |
|
потока). Разность давлений перед сужением и в месте сужения назы- |
|||
вается перепадомбдавления и используется для измерения расхода. В |
|||
качестве дроссельных при оров обычно применяются нормальные |
|||
сопла и диафрагмы, а также трубы Вентури. |
|||
Диафрагма является наиболее простым дроссельным прибором. |
|||
|
|
|
А |
Нормальная диафрагма представляет собой плоский диск, имеющий |
|||
круглое отверстие, центр которого совпадает с центром сечения тру- |
|||
бы. Отверстие диафрагмы со стороны входа потока – цилиндрической
Труба Вентури (илл. 8) представляетИсобой устройство, в котором сечение трубы постепенно уменьшается и затем постепенно уве-
формы с коническим расширением к выходу потока. Углы конусно- |
|
сти делаются равными 45º. |
Д |
|
|
Нормальное сопло представляет собой насадок, состоящий из плавно округлённой части со стороны входа и развитой цилиндриче-
ской части со стороны выхода потока. |
И |
|
личивается до первоначальных размеров. Благодаря такой форме, потеря давления в трубах Вентури не превышает 10–15% от перепада давления. Поэтому они могут быть рекомендованы в тех случаях, когда в промышленных установках при измерении расхода веществ большие потери давления недопустимы.
Точность измерения расхода с помощью дроссельных приборов в большей степени зависит от соблюдения условий при их установке.
47
Дроссельные приборы могут устанавливаться в горизонтальных,
вертикальных и наклонных трубопроводах, причём установка их производится во фланцевом соединении трубопровода. Расстояние от дроссельного прибора до задвижки или колена должно быть не менее 10 Д со стороны входа и не менее 5 Д на стороне выхода (Д – диаметр трубопровода).
Сточно совпадать с геометрическим центром сечения трубопровода. Протекающее вещество должно полностью заполнять все поперечное сечен е трубопровода и т.д. Соблюдение всех этих правил установки эксплуатац дроссельных приборов, а также кропотливость определен я коэфф ц ента расхода являются основными недостатками
Диаметр трубопровода по всей длине прямых участков должен
быть гладк м неизменным. Центр дроссельного прибора должен
и
данного бспосо а змерения расхода жидкостей и газов [4].
1.5. Расходомеры постоянного перепада
Из при оров данного типа наиболее широкое распространение имеют так называемые ротаметры, при помощи которых производит-
ся измерение расхода как газов, так и жидкостей. Он состоит из вер- |
|
тикальной конусной стеклянной или металлической трубки, внутри |
|
которой находитсяАпоплавок. Широкий конец трубки обращён вверх. |
|
Наружный диаметр поплавка меньше внутреннего диаметра конусной |
|
трубки, поэтому поплавок может свободно перемещаться по всей |
|
длине трубки. При включении ротаметра в трубопровод поток изме- |
|
ряемого вещества, протекающийДснизу вверх в конусной трубке, под- |
|
нимает поплавок до тех пор, пока кольцевой зазор между поплавком и |
|
внутренней поверхностью конусной трубки не достигает такой вели- |
|
чины, что силы, действующие на поплавок и вызываемые протекаю- |
|
щей жидкостью, будут равны весу поплавка. По положению поплавка |
|
И |
|
судят о количестве протекающего вещества, причем шкала прибора |
|
градуируется обычно в единицах объёма. |
|
Для устойчивой работы поплавка ротаметра верхний обод его |
|
снабжен несколькими винтовыми бороздками с крутым наклоном. |
|
|
И |
Под действием потока вещества (проходящего через бороздки), поплавок приходит во вращение, вследствие чего он центрируется в середине потока и не соприкасается со стенками конической трубки, работает без трения, что делает его весьма чувствительным к незначительным изменениям скорости потока.
48
При измерении расхода с помощью ротаметра необходимо корректировать его показания с изменением температуры, давления и плотности измеряемой среды.
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ |
|||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2.1. |
|
Описание лабораторной установки |
|
|
||||||
|
Лабораторная установка (рис.25) состоит из аэродинамической |
||||||||||
при |
|
|
|
|
|
|
|||||
трубы 1 с вент лятором 2 и комплекта необходимых приборов. Аэро- |
|||||||||||
динам ческая тру а длиной 3,5 м и квадратного сечения 0,2 × 0,14 м. |
|||||||||||
Установ м о орудование поворотными заслонками 3, позволяющими |
|||||||||||
|
б |
|
|
|
|
||||||
|
не зменной частоте вращения вентилятора изменять количество, |
||||||||||
а соответственно |
и скорость |
воздуха, проходящего |
через |
трубу |
|||||||
(рис. 25). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
А |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
|
4 |
|
11 |
|
8 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
Д10 10 |
9 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 25. Схема экспериментальной установки:
1 – аэродинамическая труба; 2 – вентилятор; 3 – регулирующие заслонки; 4 – термометр; 5 – микронанометр; 6 – напоромер; 7 – вентиль;
8 – пневмометрическая трубка Прандтля; 9 – анемометр; 10 – трубка Пито; 11 – трубка статического напора
В выходной части трубы установлена пневмометрическая трубка Прандтля 8, соединённая с напоромером 6. В средней части установлены трубки полного 10 и статистического напора 11, а в выходной
49
горловине установлен крыльчатый анемометр 9. Для замера температуры протекающего воздуха в трубе установлен термометр 4.
2.2. Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с конструкцией и работой приборов для замера расхода жидкости и газа.
2. Ознаком ться с конструкцией лабораторной установки и установленными на ней приборами.
3. |
Провер ть правильность подключения микроманометров к |
|
Спневмометр ческой трубке и трубкам полного и статического напора. |
||
4. |
Включ ть ру ильник мотора вентилятора при закрытом поло- |
|
жен |
задв |
(полностью открыть задвижку при достижении мо- |
тором полных о оротов). |
||
жки5. Установ ть пневмометрическую трубку 2 вплотную к верхней |
||
стенке |
произвести отсчёты по напоромеру 6, термометру 4 и |
|
барометру. Затем устанавливая ось пневмометрической трубки на 20, |
||
трубы 50, 70, 90 и 120 ммАот верхней стенки, произвести отсчёты. Результа-
ты отсчётов записать в протокол испытаний (табл. 6).
Скорость потока воздуха W при замере её с помощью пневмометрических трубок определяется по формуле (14).
Средняя скорость Wср по всему сечению определится по формуле (19).
6. По полученным данным средней скорости определить коэффи-
циент усреднения y, который равен отношению средней по сечению |
||||
|
|
И |
|
|
скорости Wср к скорости по Доси трубы Wо: |
|
|||
y |
Wср |
|
||
|
. |
(21) |
||
W |
||||
|
О |
|
|
|
7.Установить пневмометрическую трубку по оси трубопровода. Для 4-х различных положений заслонки произвести определение максимальной скорости воздуха с помощью пневмометрической трубки, трубки Пито и статического напора, а также анемометра. Данные занести в протокол испытаний (табл. 7).
8.Использовав полученный по формуле (21) коэффициент усреднения у, определить среднюю скорость воздуха.
9.Определить по формуле (20) расход воздуха.И
50