1. Wstęp teoretyczny

1. Klasyfikacja metod pomiaru natężenia przepływu

Wyróżniamy metody :

*** geometryczne ; *** tensometryczne ;

*** prędkościowe ; *** termoelektryczne ;

*** objętościowe ; *** magneto - elektryczna ;

*** energetyczne ; *** chemiczne ;

*** radiometryczne ;

Metody energetyczne opierają się na prawie zachowania energii. W zaliczanych do nich, praktycznie stosowanych metodach zwężkowych przemiany energetyczne dotyczą wzrostu energii kinetycznej zachodzącego w zwężonej części przewodu oraz ( w przewodach zamkniętych ) spadku ciśnienia statycznego ( zwężki miernicze ).

Zwężki miernicze - kryzy, dysze i zwężki Venturiego - to tzw. przepływomierze zamknięte o stałym stosunku przekrojów przepływowych służące do bezpośredniego pomiaru natężenia przepływu.

Zwężkowe kanały miernicze ( kanały Venturiego ) otrzymujemy przez odpowiednie zwężenie przewodu otwartego, przez który przepływa ciecz w celu wywołania spadku ciśnienia.

Zwężki miernicze dzielimy na trzy zasadnicze grupy :

### w kryzach przepływający strumień odrywa się od krawędzi wlotowej ;

### w dyszach strumień płynie wzdłuż jej powierzchni wewnętrznej po czym

odrywa się przy wylocie ;

### w zwężkach strumień jest ograniczony na całej długości.

Zasada działania zwężki mierniczej - kryzy.

Wskutek zmniejszenia się przekroju przepływowego przy przejściu z przewodu do przewężenia następuje wzrost średniej prędkości przepływu, a tym samym zmniejszenie się ciśnienia statycznego.

Rysunek przedstawia zmiany ciśnienia i średniej prędkości podczas przepływy przez kryzę.

W przekroju A - A istnienie kryzy zaczyna wpływać na strumień - jego przekrój zmniejsza się a średnia prędkość odpowiednio wzrasta. Wskutek bezwładności strumień zwęża się również w na pewnym odcinku za kryzą stąd miejsce największego zwężenia jest w przekroju B - B.

Na odcinku od A - A do B - B średnia prędkość wzrasta od v_A do v_B . Odpowiednio wzrasta energia kinetyczna, maleje potencjalna i w rezultacie ciśnienie od p_A do p_B . Od przekroju B - B strumień zaczyna się stopniowo rozszerzać i w przekroju C - C osiąga ścianki przekroju.

Przy założeniu że gęstość cieczy nie zmieni się w przekroju C - C prędkość będzie taka sama jak w A - A natomiast ciśnienie p_c będzie mniejsze od p_A wskutek znacznych strat energii w martwych strefach.

Wielkości charakterystyczne dla zwężek :

Współczynnik kontrakcji ( zwężenia ) strumienia - dla kryzy :

A_B - pole najmniejszego przekroju strumienia ;

A₀ - pole otworu kryzy .

Moduł zwężki :

A₀ - pole otworu ;

A_A - pole przekroju poprzecznego przewodu .

Na podstawie równania Bernoulliego dla przewodu poziomego i równania ciągłości strumienia :

Możemy wyznaczyć :

***** prędkość w przekroju B - B :

p₁ , p₂ - punkty odbioru ciśnienia ;

z - współczynnik straty na odcinku A - B ;

a - współczynniki Coriolisa ( energii kinetycznej ) ;

***** natężenie przepływu :

gdzie wyrażenie :

jest współczynnikiem przepływu zwężki.

Wyznaczanie natężenia przepływu za pomocą zwężki Venturiego.

Zasada pomiaru objętości przepływu cieczy w przewodach zamkniętych opiera się na odczycie różnicy wysokości ciśnienia w wąskim i szerokim przekroju. Wobec łagodnych przejść i niedużej długości zwężki podczas obliczeń możemy pominąć lokalne straty hydrauliczne.

Wyznaczając wzór na przepływ korzystamy - jak wyżej - z równania Bernoulliego i prawa ciągłości strumienia :

Po odpowiednich przekształceniach otrzymujemy prędkość w przewężeniu :

gdzie

jest stałe, zatem możemy napisać :

Wzór na natężenie przyjmuje postać :

Współczynnik przepływu zwężki uwzględnia wpływ następujących czynników :

*** nierównomierności rozkładu prędkości w przewodzie i zwężeniu

strumienia ( a ) ;

*** stopnia zwężenia strumienia ( m. , c ) ;

*** strat ( z ) ;

*** usytuowania punktów odbiory ciśnienia ( y ).

Trzy pierwsze zależą od liczby Reynoldsa :

---