Обычно, на державке насадка имеется установочная база с мет кой, совмещенной с осью симметрии, по положению которой судят о направлении потока. Можно также использовать для этого тарировочные характеристики насадка. До угла отклонения на садка, примерно равного 25°, тарировочиая кривая имеет прямо линейный характер (рис. 192). По оси ординат отложена безраз мерная величина àplq, где Ар — разность давления в приемниках полного давления насадка; q—скоростной напор потока. Дру гой более жесткий, так называемый цилиндрический насадок
Установочная 5аза
А
Рис. 193. Цилиндрический насадок для измерений в пло ском потоке
(рис. 193), представляет собой полый цилиндр, на боковой по верхности которого, на некотором расстоянии от одного конца сделаны перпендикулярно поверхности три отверстия диаметром 0,5—0,8 мм. Из условия максимально возможной точности замера оси отверстий расположены под углом 45° один к другому. От этих отверстий давление по трем капиллярным трубкам передается к трем штуцерам, расположенным на другом конце насадка, где имеется установочная база с риской, параллельной оси централь ного отверстия. Цилиндрический насадок устанавливают в потоке перпендикулярно плоскости течения, а к боковым отверстиям 1, 3 подсоединяют манометр. Направление потока определяют по оси центрального отверстия (риске). Вращая насадок вокруг продоль ной оси, выравнивают уровни в первом и третьем манометре. Так как ось центрального отверстия обычно не является осью симметрии (из-за технологических трудностей изготовления рав ных углов), то насадок тарируют и с учетом тарировочного коэф фициента окончательно определяют направление движения по тока. Центральное отверстие 2 дает возможность замерить дав-
ление |
потока или разность перепадов (р1 |
— р2 или |
р 3 — р 2 ) , |
которые иногда связывают с углом ср скоса |
потока. |
|
Для |
измерения направления пространственного потока |
исполь |
зуется пятидырчатый шаровой насадок (рис. 194). Насадок имеет
пять штуцеров, каждый из которых |
связан капиллярной |
трубкой |
с |
соответствующим |
отверстием |
на |
шаровой |
|
|
|
|
головке насадка. Механизм перемещения на |
|
|
|
|
садка должен обеспечивать поворот насадка |
|
|
|
|
вокруг |
точки |
2 |
(центрального |
отверстия) |
|
|
|
|
с |
тем, |
чтобы |
насадок |
|
мог |
быть |
установлен |
|
|
|
|
в потоке до выравнивания давления в двух |
|
|
|
|
взаимно |
перпендикулярных плоскостях |
(в точ |
|
|
|
|
ках / и 3; 4 |
и |
5). |
Механизм |
перемещения |
|
|
|
|
довольно сложен |
и его вместе |
с насадком |
необ |
|
|
|
|
ходимо |
тарировать. |
При проведении экспери |
|
|
|
|
мента насадок обычно устанавливают в нуле |
|
|
|
|
вое положение путем поворота вокруг оси до |
|
|
|
|
выравнивания |
давлений |
в одной |
из |
пар |
|
отвер |
|
|
|
|
стий (расположенных в одной плоскости). |
|
|
|
|
Отклонение |
потока |
в другой |
взаимно |
перпен |
|
|
|
|
дикулярной |
плоскости |
|
определяют |
по |
пере |
|
|
|
|
паду давлений |
в другой |
паре отверстий |
с по |
Рис. |
194. |
Сфериче |
мощью тарировочного |
графика. |
По |
этим |
двум |
ский |
насадок |
для |
отклонениям |
судят |
об |
истинном |
направлении |
измерений |
в |
про |
потока. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
странственном |
по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
токе |
|
Приборы, |
регистрирующие давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
Давление рабочего тела регистрируется различными мано |
метрами: |
жидкостными, |
пружинными, |
|
электродистанционными |
и др. Большинство |
манометров |
служит |
для измерения разности |
давлений, причем одно из них должно быть известно. Часто этим известным давлением является атмосферное давление, измеряе мое барометрами. При проведении любого эксперимента необ ходимо иметь ртутный или другой барометр.
Жидкостные манометры. К жидкостным манометрам относятся U-образные манометры, батарейные и чашечные.
U-образный манометр представляет собой согнутую U-об- разную стеклянную трубку, заполненную жидкостью (табл. 7). Такой манометр применяют для измерения сравнительно низких давлений и небольших перепадов. Манометр можно устанавли вать как вертикально, так и наклонно (обе трубки должны лежать в одной наклонной плоскости).
|
|
|
|
|
|
|
|
Разность |
давлений, подведенных |
к |
концам |
U-образного |
ма |
нометра, |
Рі — р 2 |
= Ржёі sin а, |
|
|
|
|
|
где р ж — плотность жидкости |
в манометре при |
температуре |
экс |
перимента; |
/ — разность |
уровней |
в |
манометре по наклонной |
шкале; а — угол наклона |
плоскости |
манометра. |
|
7. Жидкости, заливаемые в манометры
Т е м п е р а т у р а |
|
в °С |
|
П л о т |
|
|
Н а ц м е н о в анне |
|
ность |
ж и д к о с т и |
|
при |
п л а в л е |
кипе |
16° С |
ния |
ния |
в к г / м 3 |
К о э ф ф и |
|
ц и е н т |
|
о б ъ е м н о |
|
го рас |
П р и м е ч а н и е |
ш и р е н и я |
ß-10= |
|
при 20° С |
|
в г р а д - 1 |
|
Вода НоО |
|
0 |
100 |
1000 |
0,0138 |
|
|
|
|
|
|
|
при 4° С |
|
|
|
|
Четыреххлористыіі |
—23,77 |
76,6 |
1595 |
0,1240 |
Ядовит, |
|
разру |
углерод |
CClj |
|
|
|
|
шает |
резину |
Этиловый |
спирт |
—114 |
78,8 |
789 |
0,1101 |
Горюч |
|
|
С3 Н6 ОН |
|
|
|
|
|
|
|
|
Метиловый |
спирт |
—97,8 |
64,7 |
792 |
0,1259 |
Ядовит, |
горюч |
СН3ОН |
|
|
|
при 20° С |
|
|
|
|
Ртуть Hg |
|
—38,89 |
35,7 |
13 546 |
0,0181 |
Ядовита, |
разъ |
|
|
|
|
|
|
едает |
|
алюми |
|
|
|
|
|
|
ний, |
оловянные |
|
|
|
|
|
|
припои, |
медь |
Тетрабромэтан |
|
|
3 420 |
|
Ядовит, |
|
разру |
С,НоВг4 |
|
|
|
|
|
шает |
металлы |
Бромоформ |
СНВг3 |
8 |
149,5 |
2 890 |
|
Ядовит |
|
|
|
|
|
|
при 20° С |
|
|
|
|
Существенным |
недостатком |
U-образного манометра является |
то, что необходимо фиксировать |
уровень жидкости |
одновременно |
в двух трубках. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
195. Батарейный манометр |
|
Батарейный |
манометр |
служит для одновременного |
измерения |
давления в- нескольких |
точках. Так, при замере полных давле |
ний |
гребенкой |
удобно |
пользоваться батарейным |
манометром |
(рис. |
195). Бачок с |
жидкостью соединен гибким |
шлангом |
с гребенкой пьезометрических трубок. Давление от приемников давления подводится к этим трубкам. Устанавливая бачок в то или иное положение, этим манометром можно измерить избыточное давление и разрежение. Для отсчета перепада обычно две крайние трубки оставляют свободными, т. е. сообщают с атмосферой. Чтобы удобно было регистрировать показания, щит манометра фотографируют.
Если резервуар и вертикальные трубки неподвижны, то надо ввести поправку на высоту подъема жидкости в трубке
=S л,
где / — площадь |
сечения |
трубки; |
F — площадь |
сечения резер |
вуара; 2 h—сумма |
высот |
подъема |
жидкости во |
всех трубках. |
Рис. 196. Чашечный манометр
Тогда
К = / г н з м + |
à h v |
Чашечный манометр (рис. 196) |
представляет собой как бы |
одну секцию батарейного манометра с наклонными трубками. Манометр имеет неподвижную шкалу отсчета показаний. Если отсчет производится по этой шкале от нулевой отметки, то раз
ность |
давлений в этом |
случае |
|
|
P i - P 2 = |
/ P * £ s i n a ( l |
-hy^—)' |
где f |
n F — площадь трубки и резервуара. В чашечном микро |
манометре типа ЦАГИ трубке можно придать одно из трех поло жений, соответствующих значениям sin а = 0,125; 0,25 и 0,5.
Высокая точность жидкостных манометров, простота кон струкции, удобство в обращении обеспечивают их широкое при менение. Однако во избежание погрешностей при точных экспери ментах необходимо учитывать капиллярные свойства жидкости и применять только калиброванные трубки. Особенно это отно сится к трубкам с малым внутренним диаметром, для которых надо вводить поправку на влияние температуры окружающей среды, на длину шкалы и плотность жидкости.
Поправка на капиллярность зависит от диаметра трубки и подсчнтывается по формулам:
для |
воды |
|
|
|
|
|
д , |
, |
32,26 |
1 |
Q-dj |
|
АЛ« = |
— ( —-з |
|
для |
спирта |
|
|
|
|
|
At, |
( |
1 2 . 9 0 |
1 |
А |
|
|
|
|
|
У- |
для |
ртути |
|
|
|
|
|
ДА. = + |
( Т - т " ) |
где А ^ — поправка в мм; |
d — диаметр |
трубки в мм. |
Действительный перепад уровней с учетом влияния темпера туры окружающей среды можно подсчитать по следующему выра жению:
h - |
1 + " ' « - ' о ) |
) |
и |
"д |
і + |
р ( / _ / 0 |
|
где а' — коэффициент линейного |
расширения материала шкалы; |
ß — коэффициент объемного |
расширения жидкости; t — темпе |
ратура окружающей среды в момент измерения; t0 — температура, при которой дается плотность жидкости р0 "и ß в таблицах, обычно равна 15 или 20° С; /г — перепад уровней при вертикальном поло
жении манометрических трубок в мм. |
|
Тогда разность давлений |
с |
учетом всех |
поправок |
Рі — Рг = Po«? (Ад ± |
К) |
= |
Роё |
1 + а ' « - < „ ) |
1 + ß ( / - / . ) / l + A / l « . |
Если манометрические трубки расположены наклонно под уг |
лом а, то |
|
|
|
|
|
|
1+а' |
(f-t0) . |
д, |
Рі — Рг = Роё |
l |
+ ß |
{ І - |
І о ) |
ls\na±àriK |
Значения а' • 106 в Ѵк для некоторых материалов трубок следу ющие: латунь 0,16, стекло 0,08, сталь 0,11.
Пружинные манометры. В настоящее время широко применяют три вида пружинных манометров: трубчатые с трубкой Бурдона, мембранные и сильфонные. Принцип их действий основан на де формации различных упругих элементов. Все эти манометры очень компактны, просты, имеют большой диапазон измерений.
Для измерения больших перепадов давления жидкостные ма нометры получаются больших размеров, поэтому в этих случаях обычно применяют ртуть, которая однако может быть вредна для обслуживающего персонала, если ее применять без соответствую щих мер безопасности. Недостатком пружинных манометров яв ляется их чувствительность к изменению температуры окружаю щей среды. Для измерения сравнительно малых перепадов (0— 5 кгс/см2 ) применяют сильфонные манометры, элемент которых —
