6. Расходомер Вентури.

Расходомер (см. рис. 3.7) служит для измерения расхода жидкости и представляет собой плавную сходящуюся – расходящуюся вставку, к которой подключается дифферциальный манометр. Для вывода расчетной формулы применим уравнение Бернулли для сечения 1-1 перед сужением и сечения 2-2 в сужении (α₁ = α₂ = 1).

.

(3.18)

С учетом уравнения неразрывности

.

(3.19)

Откуда , .

Зная перепад давления по дифференциальному манометру, можно для данного диаметра вставки и трубы определить расход жидкости, протекающей через трубу.

Для ртутного манометра

Обычно расходомеры выпускаются для определенных диаметров труб и его диаметр d и D известны.

В этом случае формула упрощается

,

(3.20)

где μ – коэффициент, учитывающий конструктивные особенности прибора, в частности , и вносится в паспорт прибора.

7. Ротаметры.

Ротаметры (см. рис. 3.8) используются для измерения расхода жидкостей, имеющих слабые коррозийные свойства. Ротаметр состоит из сужающейся стеклянной трубки и металлического конусообразного измерителя. На измеритель действуют следующие силы: сила тяжести G, архимедова сила F_A, сила динамического давления жидкости F. Для измерителя, находящегося в покое, можно записать

или ,

(3.21)

Рис. 3.8. Ротаметр

где ρ – плотность жидкости; V – объем измерителя;  – скорость течения жидкости; S – площадь сечения измерителя.

Сила тяжести и архимедова сила – величины постоянные, поэтому сила динамического давления жидкости при любом расходе будет также постоянной.

При уменьшении расхода измеритель опускается, уменьшается сечение для прохождения жидкости, соответственно скорость увеличивается, сохраняя постоянным значение силы динамического давления. Если мы проградуируем стеклянную поверхность ротаметра в единицах измерения расхода, то в зависимости от высоты поднятия измерителя можно определять расход.

4. Гидравлические сопротивления

4.1. Виды гидравлических сопротивлений

Получение конкретных зависимостей для расчета потерь энергии при движении жидкости в трубках и каналах является основным содержанием внутренней задачи гидравлики.

Различают два вида сопротивлений отличающиеся одно от другого по свое структуре: сопротивление по длине и местные сопротивления.

Потери по длине. Рассмотрим движение жидкости в горизонтальном трубопроводе постоянного сечения с неизменной эпюрой скоростей, т.е. равномерное движение. Запишем для двух сечений уравнение Бернулли в форме давлений

.

Здесь: = , = , тогда уравнение Бернулли можно записать в следующем виде: , где – давление, теряемое на преодоление сил трения.

Вывод: Работа сил давления расходуется на преодоление сил трения, что и обуславливает потери механической энергии, которые прямо пропорциональны длине пути движения.

Рис. 4.9. Задвижка

В зависимости от формы записи уравнения Бернулли эти потери называются:

• потерями давления по длине ;

• потерями удельной энергии по длине ;

• потерями напора по длине .

Местные потери образуются в результате изменения структуры потока по пути движения жидкости.

Рассмотрим движение жидкости через частично открытую задвижку в трубопроводе (см. рис. 4.9).

В отверстии (сечение С-С) скорости увеличиваются, а давление уменьшается. В сечении 2-2, на некотором расстоянии после задвижки, скорости принимают значения, равные скоростям в сечении 1-1 перед задвижкой.

На участках 1-С и С-2 наряду с основным течением возникает область вихревого движения. Скорости движения частиц в этой зоне значительно меньше, чем в основном потоке, что обуславливает возникновение больших напряжений трения из-за большого градиента скорости. Более подробно о местных гидравлических сопротивлениях будет рассмотрено далее. В зависимости от формы записи местные потери записываются как или .

Общие потери в трубопроводе складываются из потерь по длине и потерь на местных сопротивлениях + .