Определение расхода жидкости

 

Расходом потока называется количество жидкости, протекающее через некоторое поперечное сечение потока в единицу времени. Это сечение должно быть сделано так, чтобы обязательно пересекало каждую элементарную струйку и только один раз. Обычно за поверхность сечение принимают живое сечение потока. Для аналитического вычисления расхода необходимо знать закон распределения скоростей по сечению потока.

Наиболее простыми и вместе с тем точными способами измерения расхода жидкости являются объемный и весовой способы.

При весовом способе взвешиванием на весах находят вес всей жидкости, поступившей в мерник за определенное время, определяют весовой расход (М, кг/с) по формуле, и, зная удельный вес жидкости, вычисляют объемный расход (Q, м³/с).

В практике, как правило, для измерения расхода жидкости пользуются специальными приборами, которые предварительно тарируются объемным или весовым способом.

Одним из таких основных приборов является трубчатый водомер, или водомер Вентури. Большим достоинством этого водомера является простота конструкции и отсутствие в нем каких-либо движущихся частей и весьма малые потери напора. Трубчатые водомеры могут быть горизонтальными и вертикальными.

Для определения расхода жидкости рассмотрим ртутный дифманометр расходомера Вентури.

Запишем уравнение неразрывности для его сечений а–а и б–б:

 

 

Q₁ = Q₂, следовательно ₁ · S₁ = ₂ ·S₂ (5)

 

 

Из полученного равенства выразим скорость V₂:

 

 

₂ = ₁· S₁/S₂ (6)

 

 

Запишем уравнение Бернулли для двух сечений а–а и б–б расходомера Вентури:

 

(7)

 

 

где z₁ и z₂ – расстояния от сечений А–А и В–В соответственно до некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости; р –давления в сечениях А–А и В–В соответственно; ρ – плотность циркулирующей жидкости;

g –ускорение свободного падения; – скорость течения жидкости в сечениях А–А и В–В соответственно; α – силы Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях А–А и В–В соответственно; h_A-B – потери напора на участках между выбранными сечениями. Выберем ось трубопровода за начало отсчета, тогда z₁=z₂=0, т.к трубопровод горизонтален. Предположим, что по трубопроводу течет идеальная жидкость. Тогда потери напора в трубе Вентури принимаем равным нулю h_А-B=0, а коэффициенты Кориолиса α₁ = α₂ = 1.

Теоретический расход будет меньше, т.к существуют потери напора. Учтем это с помощью поправочного коэффициента, который называется коэффициентом расхода μ.

 

(8)

 

 

С учетом всех преобразований:

 

 

(9)

 

 

В итоге имеем:

 

(10)

Q= =0,005 м³/с.