Отчет по лабораторной работе №3

 

По дисциплине :                                           Гидравлика     _______________

                                   (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

 

Тема: «Тарирование расходомера»

 

 

 

Выполнил: студент гр.НГ-10-2     ______________       / Тезиков А.Ю./

                                                                                                ^{(подпись)                                    (Ф.И.О.)}  

 

ПРОВЕРИЛА:                         __________________     / Герасименко А.А./

                                                                                            ^{(подпись)                                       (Ф.И.О.)}

 

 

 

Санкт-Петербург

 

 

2012

Краткие теоретические сведения:

Работа расходомеров (труба Вентури, мерная диафрагма), ус­танавливаемых на трубопроводах, происходит в соответствии с усло­виями, описанными в уравнениях Бер- нулли и неразрыв­ности.

Схема рас­ходомера типа тру­бы Вентури с пье­зометрами, присое­динёнными к широ­кому и узкому её сечениям, пред­ставлена на рис.3.1. На участке расхо­домера сечение по­тока в трубопрово-

де сначала сужается, за счет чего средняя скорость жидкости увели­чивается, а затем снова плавно расширяется до первоначальной вели­чины. Возникающее при этом преобразование части статического напора Н = z + p/(pg) (z - геодезический напор; p/(pg)- пьезомет­рический напор) в скоростной отражается на уровнях жидкости в пьезометрах Н_х= z_x + р_х /(р g) и Н₂= z₂+ р₂ /(р g). При этом уро­вень в пьезометре, установленном в узкой части расходомера, будет ниже, чем в пьезометре, установленном в широкой части, на величи­ну А И, которая включает в себя и потери напора на участке между пьезометрами.

Зависимость между расходом жидкости в трубе Q и величи­ной Ah, устанавливаемая на основе уравнений Бернулли и нераз­рывности, имеет вид:

                                  (3.1)

где С - константа расходомера.

                  (3.2)

(величину С можно также определить опытным путем); (3 - коэффи­циент расхода; F и F_c - площади поперечных сечений трубы соответ­ственно до сужения и в узком сечении.

Опыт показывает, что в условиях турбулентного режима кон­станты  и С для каждого расходомера есть величины постоянные при различных значениях Q и . Опытное определение константы расходомера С называется его тарированием. Зависимость между , и , определяемая на основе уравнений гидростатики, имеет вид:

               (3.3)

где - плотность ртути, =13600 кг/м³; - плотность жидкости втрубопроводе, кг/м³.

Тарирование расходомеров всех видов, в том числе и трубы Вентури, заключается в опытном определении расходов жидкости через расходомерное устройство на нескольких режимах при одно­временной регистрации разности напоров в широком и узком сече­ниях. В связи с тем, что значения констант расходомера в силу по­грешностей измерений в каждом из опытов могут несколько отли­чаться, необходимо определить средневзвешенное по всем опытам значение этой величины. Для этого могут быть использованы раз­личные способы обработки опытных данных.

Один из таких способов заключается в построении графиков исследуемой зависимости в логарифмических координатах. Так, про­логарифмировав выражение (3.1), получим:

                   (3.4)

откуда следует, что lgQ линейно зависит от  Таким образом, если выразить значения в логариф­мах этих величин и отложить их в виде точек на графике (рис.3.2), то между этими точками можно провести прямую линию а с угловым коэффициентом к оси , равным 0,5. Отклонения опытных точек от этой прямой (разброс точек) позволяют оце­нить качество эксперимента. Значение коэф­фициента  может быть най­дено по длине отрезка lgС, отсекаемого прямой а на оси lgQ. Другим способом обработки опытных данных является метод наименьших квадратов. Сущность его заключается в определении таких значений опытных коэффициентов известной или отыскиваемой функцио­нальной зависимости, при которых сумма квадратов отклонений опытных значений от искомой функции была бы наименьшей. Для определения С необходимо обеспечить минимум сумм квадратов величин, входящих в выражение:

                       (3.5)

Для обеспечения минимума функции М по выражению (3.5) необходимо приравнять нулю её производную по аргументу dM/dC= 0, откуда после математических преобразований получим:

                     (3.6)

где n - число опытов.

Зная С, можно построить параболу   (рис.3.2, кри­вая b). Часть параболы, показанная пунктиром, в опытах не исполь­зуется, так как при низких значениях критерия Рейнольдса постоян­ство С не соблюдается.

 

Описание установки:

 

Опытный трубопровод (рис.3.3) включает в себя два прямо­линейных участка 14 и 17, расширенную часть 16, колено 1, мерную

 

 

диафрагму 13 и задвижку 10, предназначенную для регулирования расхода в трубопроводе.

Трубопровод питается от напорного бака 7, снабжённого во­досливом 4 и сливной трубой 8 для поддержания постоянного напо­ра на входе в трубопровод. Поступление воды в бак 7 осуществляет­ся по трубе 5 от лабораторного насоса и регулируется задвижкой 6. Вода, пройдя через опытный трубопровод, сливается в малый слив­ной бак 12 площадью 0,475 м². Мерный бак снабжён водомерной стеклянной трубкой 11 для определения разности уровней воды в нём до и после замера.

К трубопроводу в десяти сечениях приварены штуцера (по­мечены на схеме рис. 3.3 номерами с I по X), которые соединены резиновыми шлангами со стеклянными пьезометрами, установлен­ными на щитах 2, с миллиметровой градуировкой и началом отсчёта от плоскости, в которой находится ось трубопровода.

Для контроля уровня воды, в баке 7 установлена водомерная стеклянная трубка 3. В процессе опытов на всех режимах нужно следить за тем, чтобы сток через сливную трубу 8 не прекращался, иначе начнётся падение уровня воды в баке 7 и результаты опыта не будут соответствовать тем результатам, которые должны быть полу­чены при постоянном напоре воды на входе в трубопровод.

Таблица измерений и расчетов:

 

Расчет опыта №1:

1. Объём воды в мерном баке

2. Расход воды:

3. Средний расход воды:

4.

5.

 

          

 

1. 
2. 

Графический материал:

	Зависимость

 

 

	Зависимость lg(Δh)(lgQ)

 

Вывод:

В исследуемой работе была определена константа расходомера С= , а также построена тарировочная кривая мерной шайбы, которая показывает, что при увеличении расхода уровень в пьезометре выше, соответственно выше и пьезометрический напор.