Файл: Рабинович, Е. З. Гидравлика учебник.pdf

широкое применение она получила для измерении в естественных потоках (реки) и открытых каналах.

Вертушка (рис. 65) состоит из крыльчатки А, представляющей собой колесо с винтовыми лопастями, насаженное на горизонтальный вал С. Будучи установлена в потоке, крыльчатка под действием протекающей жидкости вращается, причем число ее оборотов прямо пропорционально скорости течения. От вертушки вверх выводятся провода В, идущие к электрическому звонку, подающему сигнал при каждом замыкании электрической цепи, которое осуществляется через определенное число оборотов особым контактным механизмом, помещаемым в камере вертушки, или же к специальному счетчику, автоматически записы­ вающему число оборо­ тов и время Б

Для определения расхода жидкости поступают следующим об­ разом: вычерчивают в масштабе живое сечение потока (рис. 6 6 ) и разбивают его на ряд элементарных сечений AFlt AF2, . . . Затем вертушкой измеряют скорости v±, к2, . . . в центрах тяжес+и этих сечений сх, с2, . . элементарные расходы через эти сечения будут

ql = AFlvl, q2 = AF2v2, . . .

Полный расход жидкости находится суммированием элементар­ ных расходов по всему сечению

Распространенным прибором для замеров скорости в некоторой точке потока, применяемым как в небольших открытых потоках,

1 На принципе измерения скоростей вертушкой основан крыльчатый рас­ ходомер, применяемый для измерения расхода жидкости в напорных трубо­ проводах.

Этот расходомер состоит из крыльчатки с винтовыми лопастями, обычно изготовляемой из целлулоида, помещаемой внутри корпуса и приводимой во вращение протекающей через расходомер жидкостью. Ось крыльчатки соеди­ няется со счетчиком, записывающим число ее оборотов, по которому судят о ве­ личине расхода. Существуют два типа крыльчаты-х расходомеров: расходомеры где ось крыльчатки параллельна оси трубы, на которой установлен расходомер, и расходомеры с осью крыльчатки, перпендикулярной к оси трубы. Наиболее широкое применение на практике получили расходомеры первого типа, имеющие большое распространение в водопроводном деле.

8 8

небольшого диаметра, устанавливаемую в потоке открытым нижним концом навстречу течению жидкости; второй, верхний, конец трубки выводится из потока наружу.

Если такую трубку установить в открытом потоке, например в канале, где на свободной поверхности жидкости давление равно атмосферному, то, как это следует из предыдущего, высота h под­ нятия жидкости в трубке над поверхностью потока представит собой величину скоростного напора

— в точке установки трубки.

^8

Таким образом,

'трубке и некоторого наруше­ ния потока, вызываемого введением в него инородного тела, ока­

зывается несколько больше и определяется по формуле

v = a Y 2 gh,

где а — поправочный коэффициент, определяемый для каждой дан­ ной трубки опытным путем.

Дальнейшим развитием и усовершенствованием трубки Пито является трубка Прандтля, применяемая для измерения скорости течения жидкости в напорных трубопроводах. Она состоит из двух трубок (см. рис. 67, б), одна из которых — а — представляет собой

обычный пьезометр, показывающий пьезометрический напор -2 --,

а другая — Ъ— подобна трубке Пито и измеряет величину полного

напора -2^-+-^-. Разность уровней жидкости в обеих трубках h

гй дает величину скоростного напора - — , по которой и определяется

Zg

скорость.

Всуществующих конструкциях обе трубки обычно совмещаются

водин прибор, состоящий в этом случае из двух концентрически расположенных трубок, концы которых присоединяются к диффе­ ренциальному манометру (рис. 6 8 ). Центральная внутренняя трубка передает в манометр полный напор; внешняя же трубка, имеющая

89

по боковой поверхности вырез или отверстия, передает пьезометри­ ческий напор. Для уменьшения нарушений потока жидкости возле трубки ее оголовку придается удобообтекаемая сферическая форма. Размеры трубки могут быть сделаны очень малыми — до 0,5 мм в диаметре (шприцевал игла), так что измеряемая ею скорость может быть принята за скорость в данной точке.

Скорость движения жидкости в точке установки трубки Прандтля

представляет собой цилиндрическую трубку, в нижней части которой имеются три приемных отверстия: центральное — среднее и два крайних.

90

§ 31. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

На использовании принципов гидродинамики основаны устрой­ ство и работа гидравлических машин, т. е. машин, в которых основ­ ным рабочим телом является жидкость.

По своему назначению в зависимости от характера происходящих в них энергетических процессов гидравлические машины можно раз­ делить на две большие группы: гидравлические двигатели и насосы.

Г и д р а в л и ч е с к и е д в и г а т е л и служат для преобра­ зования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальней­ шем для различных целей, в основном для привода рабочих машин. Наиболее распространенным представителем этой группы являются гидравлические турбины.

В н а с о с а х , применяемых для подъема и перемещения жид­ костей по трубопроводам, происходит обратный процесс. Механиче­ ская энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих эти машины в действие, преобразуется в них в гидравлическую энергию жидкости.

Г и д р а в л и ч е с к и е м а ш и н ы весьма широко исполь­ зуются в настоящее время в нефтяной промышленности. Насосы применяются при транспорте нефти и нефтепродуктов по трубопро­ водам, при бурении нефтяных скважин для подачи в них промывоч­ ных растворов, для нагнетания в нефтяные пласты воды при закон­ турном заводнении и т. д. Турбины используются в качестве дви­ гателей, вращающих долото в турбобурах при турбинном способе бурения.

машинах и механизмах), предназначенные для передачи или преобразования механической работы посредством жидкости (гидромуфты, гидропривод), и г и д- р а в л и ч е с к и е д в и ж и т е л и — устройства, служащие для сообщения движения находящемуся в жидкости твердому телу с использованием реакции жидкости (гребные винты, пароходные колеса).

По принципу действия различают гидравлические машины ло­ пастного типа, или турбомашины (центробежные насосы, турбины), и объемные машины, действующие по принципу вытеснения жидкости твердым телом (поршневые насосы). С гидравлической точки зрения

робежного насоса) принцип действия и выведем основное уравнение

во вращение от двигателя (обычно электродвигателя). Рабочее колесо находится в неподвижной камере (кожухе) С, соединяемой всасы­ вающим трубопроводом D, по которому в насос поступает жидкость, с местом ее забора — приемником Е и нагнетательным трубопрово-

91