Материал: 1827
5. Каким прибором измеряется атмосферное давление, избыточное давление и разряжение?
6. Какие достоинства и недостатки пружинного манометра?
7. Какие достоинства и недостатки поршневого манометра?
8. Какое минимальное давление можно измерить с помощью |
|
С |
|
данного пружинного манометра, если допускаемая погрешность из- |
|
мерения не должна превышать 5%? |
|
9. Как м образом можно удалить абсолютную ошибку из ре- |
|
зультатов змерен й, выполненных данным пружинным |
маномет- |
бильной |
|
ром? |
|
10. Нео ход мо установить давление, равное 2 атм, |
в автомо- |
ш не. Какое давление должно быть при этом на шкале манометра, проверенного в данной лабораторной работе?
11. Если в поршневом манометре поршень (площадью 1см2 ) на-
ходится в среднем (равновесном) состоянии при массе груза 3 кг, то |
||||
какое давлен е должен показывать проверяемый пружинный мано- |
||||
метр? |
А |
|
||
12.бЗапишите соотношение внесистемных и системных единиц |
||||
измерения давления: |
|
|
|
|
1 ат = |
кгс/см2 = |
бар = |
МПа ≈ |
МПа; |
|
Д |
|||
1 атм = |
мм рт.ст. = |
бар = |
Па ≈ |
МПа. |
|
|
И |
||
|
|
|
|
И |
41
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ И РАСХОДА ЖИДКОСТИ, ГАЗА И ПАРА
Цель лабораторной работы: изучение методов определения количества вещества, скорости и расхода жидкости, газа и пара.
Задачи:
– ознаком ться с понятиями массовый и объёмный расход жид-
кости, газа |
пара; с методами определения скорости и расхода; |
||
С– зуч ть устройство и принципы работы различных типов при- |
|||
боров для змерен я скорости и расхода жидкости, газа и пара; |
|||
– практ |
определить расход воздуха в трубопроводе. |
||
|
трубки |
|
|
Оборудован е и оснащение: |
|
||
чески1) аэрод нам ческая труба с вентилятором; |
|
||
2) |
пневмометрическая трубка Прандтля; |
|
|
3) |
тягонапоромер (илл. 1) / микроманометр (илл. 2), (илл. 3); |
||
4) |
|
полного и статического давления; |
|
5) |
анемометр (илл. 4); |
|
|
6) |
термометр. |
|
|
В настоящейАработе рассматриваются основные методы измере- |
|||
ния скорости и расхода жидких и газообразных тел, имеющие про- |
|||
мышленное значение. |
|
||
|
|
И |
|
|
|
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕДОСНОВЫ |
|
|
|
1.1. Весовой и объёмный методы измерения |
|
|
|
количества вещества |
И |
|
|
|
|
Весовой и объёмный методы измерения количества вещества имеют в практике наибольшее распространение. Эти методы, являясь простыми, обеспечивают достаточно высокую точность измерения.
Весовой метод измерения количества вещества при помощи ёмкости, установленной на весы, применяется в практике испытаний теплосиловых установок для учёта количества расходуемого топлива, испарившейся воды, расхода смазочных материалов и охлаждающей воды.
Объёмный замер при помощи тарированных баков по их заполнению до определённой метки или водомерными стеклянными труб-
42
ками применяется для определения количества охлаждающей воды, топлива и т. п.
1.2. Скоростные и объёмные водомеры
коростные и объёмные водомеры предназначаются для измерения расхода холодной и горячей воды в теплоэнергетике. Они также пр меняются для измерения расхода нефти, бензина и других жидкостей, не действующих химически на металлические части при-
бора [1,4]. |
|
|
С |
|
|
Для учёта расхода воды пользуются, главным образом, скорост- |
||
водомерами, т. к. они значительно проще, надёжнее и дешевле |
||
объёмных. К скоростным водомерам относятся водомеры с крыльча- |
||
той ( лл. |
5) ли со спиральной вертушками (илл. 6). Эти водомеры |
|
ными |
||
имеют на |
|
распространение. Принцип работы их состоит в |
том, что вода, протекающая через водомер с некоторой скоростью, |
||
приводит во вращение вертушку, число оборотов которой пропор- |
||
циональнобольшеескорости потока, следовательно, и количеству протекаю- |
||
щей воды. Водомеры с крыльчатой вертушкой применяются главным |
||
образом, для учёта малых расходов в горизонтальных трубопроводах. |
||
Они выпускаются калибром от 10 до 40 мм для измерения расхода |
||
воды как |
|
А |
в холодном, так и нагретом состоянии до t = +90 ºC с рабо- |
||
чим давлением до 0,1–0,15 МПа и пропускной способностью |
||
от 0,2 до 7 м3/ч. |
Д |
|
Водомеры со спиральной вертушкойИприменяются для учёта значительных расходов воды. В отличие от других, они могут быть установлены не только на горизонтальных участках трубопровода, но и на наклонных участках с восходящим потоком воды. Необходимым условием нормальной работы водомеров является наличие прямого участка трубы длиной не менее (8–10) D, а после негоИ– не менее 5 D, где D – диаметр трубы. Водомеры этого типа выпускаются калибром 50–250 мм на давление до 0,1–0,15 МПа и пропускной способностью 8–1000 м3/ч как для холодной, так и горячей воды.
Обычно в водомерах, предназначенных для измерения расхода холодной воды, вертушка изготовляется из пластмассы, а у водомеров для горячей воды – из металла.
Объёмные водомеры разделяются на дисковые, поршневые и ротационные, из них наибольшее распространение имеют первые. В основу работы объёмных водомеров положен способ учёта расхода
43
воды с помощью мерных баков. В объёмных водомерах вода, заполняя некоторый объём, приводит в движение диск или поршень, соединённый со счётным механизмом. Счётчик учитывает число заполнений за некоторый промежуток времени, а следовательно, и количе-
ство пропущенной жидкости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дисковые водомеры выпускаются калибром 50–100 мм с пропу- |
|||||||||||||
скной способностью от 4,5 до 50 м3/ч жидкости. Дисковые водомеры |
|||||||||||||
по сравнен ю с другими типами водомеров обладают высокой чувст- |
|||||||||||||
вительностью |
точностью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3. Измерение скоростей и расхода жидкостей и газов |
|
||||||||||||
|
пневмометрическими трубками |
|
|
||||||||||
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Измерен |
е скоростей потока газа пневмометрическими трубка- |
||||||||||||
ми свод тся к |
змерению динамического напора и связано со скоро- |
||||||||||||
стью потока уравнением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
2g Pд |
, |
|
|
|
(14) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дv |
|
|
|
|||||||
где W − скорость жидкости или газа, м/с; ρ − плотность протекающей |
|||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкости или газаА, кг/м ; Pд − динамический напор, Па. |
|
|
|
||||||||||
Плотность газа достаточно просто определяется из уравнения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
||||
Клапейрона (PV = RT с учётом того, что |
1 |
): |
|
|
|
||||||||
|
|
|
P Tн |
|
|
P 273 |
кг/м3, |
|
(15) |
||||
|
|
н T P |
|
н T 760 |
|
И |
|||||||
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где ρн − плотность газа при нормальных условиях ρн |
|
3 |
; |
||||||||||
= 1,29 кг/м |
|||||||||||||
T − температура протекающего в трубке газа, К; P − абсолютное давление газа в трубопроводе, мм рт.ст.
(16)
− статический напор,
Динамический напор обычно определяется как разность полного Рп и статического Рст напора:
Pд Pп Pст , мм вод.ст. |
(17) |
Измерение полного напора может быть осуществлено открытой трубкой, установленной навстречу движению потока, а статический– через отверст е в стенке трубы. Так как для определения скорости нужно знать только разность давлений, то можно обе трубки присое-
дин ть |
прот воположным концам жидкостного микроманометра с |
|
С |
|
|
наклонной тру кой (видео 1). Если при этом разность уровней рабо- |
||
чей ж |
в наклонной трубке микроманометра будет равна h, то |
|
динам ческ й напор удет |
|
|
дкости |
|
|
|
Pд Pп Pст h sin g , |
(18) |
где h = (h1-h0) – разность показаний микроманометра до и после заме- |
||
|
б |
|
ра, мм; α – угол наклона тру ки микроманометра; ρ – плотность жид- |
||
кости в микроманометре; g = 9,81 м/с2; μ − масштаб шкалы микрома- |
||
|
А |
|
встенке трубопровода желательноДделать небольших размеров (0,5–1 мм). При этом для уменьшения возмущений потока, которые сильно искажают результаты измеренияИ, края отверстий со стороны потока нужно тщательно загладить (видео 2).
Кроме указанного типа устройств, для замера динамического
напора применяют специальные пневмометрические трубки (Прандтля, Браббе и т.д.), представляющие собой в однойИтрубке комбинацию трубок полного и статического напора.
Скорость потока в различных точках сечения трубопровода различна. В центральной части трубопровода она достигает максимальной величины и уменьшается по мере приближения к стенкам трубопровода. Следовательно, скорость, измеренная с помощью пневмометрических трубок, будет соответствовать местной скорости потока
втой точке, где установлена трубка. Для определения расхода необходимо знать среднюю скорость потока. Скорость, будучи умножена на площадь сечения трубопровода, даст количество вещества, протекающего через сечение трубопровода. Трубопровод разбивают на
45