Mecanica fluidelor

Măsurarea debitului cu DIAFRAGMA

I. Scopul lucrării

Se urmăreşte măsurarea debitelor cu ajutorul diafragmei, care este un dispozitiv pentru masurarea debitului in conducte circulare, bazat pe principiul strangularii tubului de curent (ca si tubul Venturi ). Intr-o sectiune a conductei de diametrul D se introduce o placa prevazuta cu un orificiu central de diametru d, orificiu coaxial si calibrat (fig. 1).

Fig. 1 Schema constructiv-functionala a diafragmei

Conform STAS 7347/1-1975, partea interioara a diafragmei este prelucrata cilindric la intrare si apoi conica divergent la un unghi de 30° fata de axa. O priza de presiune plasata in amonte de diafragma preia presiunea statica din curgerea neperturbata, iar a doua priza de presiune, din aval de diafragma, preia presiunea din curgerea strangulata. Prin cele doua prize de presiune diafragma se racordeaza la manometrul diferential.

Constructiv, diafragma se caracterizeaza prin raportul diametrelor d/D, sau prin raportul dintre aria strangulata 422dA⋅=πsi aria sectiunii conductei 421DA⋅=πnotat cu m ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛==212DdAAm (1)

II. Formularea aplicaţiei

Pentru un debit Q viteza medie in conducta este 214DQV⋅⋅=π, iar in sectiunea strangulata este 224dQV⋅⋅=π. Presiunea in sectiunea primei prize este iar in sectiunea strangulata este , mai mica, deoarece viteza este mai mare ca . Diferenta de presiune sau presiunea diferentiala, 1p2p2v1vpppδ=−21, reprezinta marimea caracteristca si poate fi masurata cu manometrul diferential. Din relatia lui Bernoulli pentru fluid perfect si ecuatia de continuitate rezulta formula debitului ideal (sau teoretic).

Factorul se numeste coeficientul vitezei de apropiere.

In realitate fluidul este vascos, conducta este rugoasa, in tub au loc pierderi de sarcina, debitul este mai mic decat cel ideal si ca urmare formula se corecteaza cu un coeficient de descarcare C: . Produsul se numeste coeficient de debit, deoarece apare in formula debitului real.

(3)

Cei doi coeficienti se determina din formulele:

; (4)

Coeficientul de descarcare C si coeficientul de debit μ depind de numarul Reynolds al curgerii in conducta Re = (unde υ este vascozitatea cinematica) si de rugozitate.

III. Descrierea instalaţiei şi modul de lucru

Prin masuratori experimentale, se determina coeficientului de descarcare C si coeficientul de debit al unei diafragme intr-o instalatie cu pompă centrifugă şi rezervoare de retur, respectiv de măsurare (vezi fig. 2).

Înainte de pornirea instalaţiei se închid VR şi Vl2. Pornirea pompei se face cu VP închisă, iar după cuplarea la reţeaua de alimentare cu energie electrică se manevrează vanele VP, R şi Vl1 astfel încât să se modifice în sens crescător debitul de curgere.

Pentru fiecare debit reglat se măsoară şi se trec în tabelul de date, diferenţele de nivel corespunzătoare manometrelor ataşate la diafragma şi la deversor.

Conducta pe care este montata diafragma are diametrul D = 50 mm, respectiv portiunea ingustata a acesteia d = 30 mm.