Водомер Вентури

Водомер Вентури является одним из устройств, предназначенных для измерения расхода жидкости в трубопроводах. Водомер (рис. 3.6) состоит из следующих основных элементов: плавно сужающегося сопла 1, постепенно расширяющегося диффузора 2 и дифференциального манометра 3. Принцип измерения расхода состоит в том, что при движении жидкости в сопле скорость потока постепенно возрастает, а давление (напор) падает.

Рис. 3.6. Схема водомера Вентури

Запишем уравнение Бернулли для сечений I-I и II-II (плоскость сравнения 0-0) и уравнение неразрывности потока

,

очевидно, что z ₁ = z ₂ = 0; a₁ = a₂ = 1 (для турбулентных потоков); - перепад напоров; r - плотность воды; ; ; - коэффициент сопротивления в сопле.

При подстановке указанных величин в уравнение Бернулли получается

.

Формула для объемного расхода будет иметь вид

.

Для данного водомера комплекс

является величиной постоянной, и тогда формула (3.17) принимает вид

. (3.23)

Постоянная A для данного водомера обычно определяется в результате тарировки водомера.

Часто в качестве дифференциального манометра используют ртутный манометр (см. рис. 3.6).

С учетом того, что над ртутью в дифференциальном ртутном манометре находится вода, в формулу (3.23) следует подставить величину

.

Трубка полного напора (трубка Пито)

Трубка полного напора (гостированное название - приемник полного давления), как следует из самого названия, позволяет измерить полный напор потока жидкости. Она представляет собой трубку, изогнутую под прямым углом и направленную навстречу потоку (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Измерение скоростного напора

Рядом с трубкой полного напора устанавливают трубку отбора статического давления (пьезометрическую трубку), сечение которой расположено параллельно направлению потока жидкости. Сечения трубок находятся в одном и том же сечении потока (сечение II-II). Вблизи сечения II-II возьмем сечение I-I и запишем уравнение Бернулли (плоскость сравнения 0-0).

,

очевидно, что z ₁ = z ₂ = 0, а V ₂ = 0 (на входе в трубку полного напора поток заторможен).

Тогда .

Таким образом, показание трубки Пито равно сумме пьезометрического и скоростного напоров. Разность показаний трубки Пито и пьезометрической трубки равна скоростному напору. Отсюда можно определить скорость потока жидкости, а следовательно, расход жидкости.

Трубку Пито можно использовать для измерения расхода воды из пожарных стволов (рис. 3.8). Трубка вводится в струю, выходящую из насадка, на расстоянии примерно половины диаметра насадка и перпендикулярно насадку.

Рис. 3.8. Измерение расхода воды
из пожарного ствола с помощью трубки Пито

Для двух сечений струи, одно из которых находится на выходе насадка, а другое на входе в трубку, запишем уравнение Бернулли

.

При этом z ₁ = z ₂ = 0_, p ₁= 0 (избыточное давление), p ₂ = p _ман (показания манометра), V ₂ = 0.

Тогда .

Расход через насадок ,

где w - площадь выходного сечения насадка.