Тарування витратоміра
Мета роботи
Набуття навичок тарування витратомірів. . Визначити сталу витратоміра С. Побудувати графік залежності витрати Q від перепаду тиску h витратоміра Вентурі.
Загальні положення
Вимірювання витрати рідини, газів і пари в промисловості здійснюється за допомогою звужуючих пристроїв, об’ємних витратомірів, механічних пристроїв з обертовими крильчатками, електромагнітними та іншими.
Звужуючі витратомірні пристрої – це пристрої, принцип дії яких базується на зміні п’єзометричного напору при вимірюванні швидкості у відповідності з рівнянням Бернуллі (діафрагми, сопла, трубки Вентурі).
На рисунку 3.1 зображена трубка Вентурі, яка складається з горизонтального трубопроводу діаметром D, на якому установлені дві конічні труби 1, які з’єднані між собою малими основами діаметром d. На початку конічного перерізу 1-1 і в середині циліндричної вставки 2-2 установлені п’єзометри 2.
Рис. 3.1
На підставі того, що від перерізу 1-1 до перерізу 2-2 відбувається зміна площі поперечного перерізу від S1 до S2 і має місце деякий місцевий опір, рівняння Бернуллі для цієї ділянки можна записати у такому виді:
| (3.1) |
де 
– коефіцієнт втрат напору між перетинами 1-1 і 2-2.
Вважаючи, що верхні порожнини п’єзометрів сполучені з атмосферою, будемо мати п’єзометричний напір
| (3.2) |
Тоді рівняння Бернуллі буде мати вигляд
| (3.3) |
Користуючись законом суцільності (нерозривності) руху
v1.S1 = v2.S2
замінимо у рівнянні 3.3 швидкість v2 через v1, тобто 
, і отримаємо:
| (3.4) |
Звідки середня швидкість потоку в перерізі 1-1 буде
 ,
| (3.5) |
а об’ємна витрата рідини визначиться за формулою:
 ,
| (3.6) |
або
| (3.7) |
де С – стала витратоміра, яка знаходиться експериментально при його таруванні і дорівнює
 ,
| (3.8) |
Слід відмітити, що С є величина постійна тільки в автомодельній області, а в загальному випадку С залежить від числа Рейнольдса. Знаючи цю величину і спостерігаючи за показаннями п’єзометрів, можна легко визначити витрату рідини в трубопроводі за формулою (3.7).
На практиці, як правило, використовують тарувальний графік (рис. 3.2), на якому показана залежність різниці рівнів п’єзометрів у широкому і самому вузькому перерізі трубопроводу h від витрати рідини Q.
Рис. 3.2
Опис дослідної установки
Дослідна установка (рис. 3.3) являє собою трубопровід 1, який має звужувальний пристрій (витратомір Вентурі). На початку витратоміра (переріз 1-1) і посередині (переріз 2-2) встановлені п’єзометри 2. Напір рідини в установці створюється напірним баком Б, рівень води в якому підтримується постійним за рахунок труби «холостого» зливу. Витрата води регулюється вентилем 3. Для вимірювання витрати води використовується мірна посудина 4. Час наповнення мірної посудини визначається секундоміром.
Рис. 3.3
Порядок виконання роботи
1. Заповнити водою напірний бак Б.
2. Видалити з п’єзометрів повітря. Для цього відкрити вентиль 3 і, періодично змінюючи ступінь його відкриття, добитися, щоб через п’єзометри не виділялися бульбашки повітря. Після заповнення п’єзометрів водою встановити послідовно декілька (4-5) різних витрат, знімаючи при цьому покази п’єзометрів в широкому і вузькому перерізах трубопроводу і визначаючи секундоміром час наповнення мірної посудини, об’ємом W.
3. Покази п’єзометрів, об’єм мірної посудини, та час її наповнення занести у відповідні графи протоколу випробувань.
Обробка результатів досліджень
а). визначити обємну витрату рідини за формулою
б.). різниця рівнів п’єзометрів визначається за формулою
в). у кожному випадку визначити С – сталу витратоміра, користуючись рівнянням (3.7)
,
а поті її середнє значення для n-ої кількості дослідів
,
Дослідні дані та результати обчислень занести до таблиці 1
Оформити звіт з роботи.
Таблиця 1
| № досліду | Дослідні дані | Дані розрахунків | ||||||
| W | t | 
| 
| Q | h | Ci |   
| |
| см3 | с | см | см | см3/с | см | см5/2/с | см5/2/с | |
| 1. | ||||||||
| 2. | ||||||||
| 3. | ||||||||
| 4. | ||||||||
| 5. |
Контрольні питання
1. В чому полягає принцип роботи п’єзометричного водоміру?
2. Виведіть формулу для витратоміра Вентурі.
3. Від яких факторів залежить постійна витратоміра?
4. Де використовується крива зв’язку h=f(Q)?
5. Як вимірюється витрата об’ємним способом?
6. З якої причини у вузькій частині витратоміра Вентурі питома потенціальна енергія менше, ніж у широкій частині?
7. Чи враховуються втрати енергії при визначенні витрати п’єзометричним витратоміром? Якщо враховуються, то як?