Giáo trình phân tích các tổn thất của dòng khí khi chuyển động qua cánh động cơ phụ thuộc vào đặc tính hình học và chế độ dòng chảy p7 pptx

ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -90-

4.4.1. Thiết bị tiết lu qui chuẩn







2- Cấu tạo: Nh hình vẽ
Khi qua thiết bị tiết lu,
chất lỏng sẽ bị mất mát áp
suất (P dòng chảy bị thu hẹp nhiều thì P càng lớn thờng P < 1000mmHg (P
đợc đo bằng hiệu áp kế).
Xét về mặt cơ học chất lỏng thì quan hệ giữa lu lợng và độ chênh áp suất phụ
thuộc rất nhiều yếu tố nh : kích thớc, hình dạng thiết bị, tiết lu, tình trạng lu
chuyển của dòng chảy, vị trí chỗ đo áp suất, tình trạng ống dẫn chất lỏng.
Quá trình tính toán tiết lu có quy định phơng pháp tính toán nh sau :
- Dòng chảy liên tục (không tạo xung).
- Đờng ống > 50 mm. Nếu dùng ống Venturi thì đờng ống > 100 mm, vành
trong ống phải nhẵn trong khoảng 2D. Nhờ những nghiên cứu lý luận và thực
nghiệm lâu dài và ngời ta đã giả định một số thiết bị tiết lu quy chuẩn.
Hiện nay đây là phơng pháp đo lu lợng thông dụng nhất.
-Thiết bị TL qui chuẩn là thiết bị TL mà quan hệ giữa lu lợng và giáng áp hoàn
toàn có thể dùng phơng pháp tính toán để xác định.

Thiết bị tiết lu quy chuẩn gồm 3 loại :
1- Định nghĩa : TBTL là
thiết bị đặt tron
g
đờn
g
ốn
g
làm dòn
g
chả
y
có hiện
tợn
g
thu hẹ
p
cục bộ do tác
dụn
g
của lực
q
uán tính và
lực ly tâm.
d
0,03d
0,1d

0,02d
0,03d
D
45
o
+
-
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -91-

















3- Nguyên lý đo lu lợng:

=
=
min
2
1
2
1
.
FF
F
F
F
dP
gd


(1)
Dựa vào phơng trình liên tục ta có :
.F . = const (2)
a/ Trờng hợp môi chất ít dãn nở

= const :
Giả sử trong dòng chảy tổn thất năng lợng không có, vận tốc tại các điểm trên
tiết diện F
1
bằng vận tốc trung bình

1
, trên F
2
là
2
.
P = p1- p2
F1, P1, 1
Fo
F2, P2, 2
F2
p
P2'
P1'
P1
P2
Pm
p
P1'
P2'
P2
P1
Pm
F1, P1, 1
F2, P2, 2
Fo=F2
p
P1'
P1
Pm

Fo=F2
P2=P2'
- Voỡng chừn tióỳt lổu - ng phun - ng Venturi quy chuỏứn
( cổớa ngheợn)

Ta chỉ xét vòng chắn :
Nhờ sự tổn thất của dòn
g
khi
q
ua
thiết bị tiết lu, dựa vào
p
hơn
g
trình Bécnuli tìm đợc tốc độ
trung bình dòng tại tiết diện đo.
Xét tiết diện I và II ta có sự thay
đổi động năng và thế năng :

P = p1- p2
Fo F2
F2, P2, 2, 1
F1, P1, 1, 1
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -92-

Nên từ (1) =>
g
P
g

P
22
2
22
2
11




+=+ (3)
(2) F
1
.
1
= F
2
.
2
(4)
(4)
0
0
2
1
2
1

F
F

F
F

=

Ký hiệu n
F
F
o
=
2
đặc trng cho chế độ dòng chảy.
m
F
F
o
=
1
đặc trng cho kích thớc hình học.

1
= m .n .
2
;


)(2
.1
1
'

2
'
1
22
2
PPg
nm


=

=>


)(2
.1
.

'
2
'
1
22
0
0222
PPg
nm
Fn
FnFQ

===

Do F
2
phụ thuộc vào chế độ dòng (n)
=> Q phụ thuộc vào chế độ dòng, độ mất mát áp suất và kích thớc tấm tiết lu.
Trong thực tế F
2
rất khó xác định và khoảng cách giữa F
2
đến tấm chắn cũng
không thể xác định đợc. Do đó thực tế ta đo áp suất P
1
và P
2
ngay trớc và sau
tấm tiết lu và => ta đa ra hệ số .

P
g
FQ = .
2

1
0


[ m

/s ]
: hệ số lu lợng và xác định bằng thực nghiệm. Thực tế = f (Re, m )
b/ Trờng hợp m/c dãn nở



const :
Để đơn giản ngời ta đa vào hệ số
nhằm vẫn giữ nguyên công thức nh trớc :
= >
QF
g
P=


. .
0
1
2


: hệ số hiệu chỉnh (hệ số bành trớng), đợc xác định bằng thực nghiệm.
= f ( m ,
1
P
P
, số mũ đoạn nhiệt k )
Trong một số trờng hợp không cần độ chính xác cao ta tính theo công thức sau
( < a ) :
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -93-

=

k
k
k
k
k
kk
P
P
P
P
k
k
PP
P
P
P
mn
mn

1
1
2
/2
1
2
21
1
/2
1
2
2.2
22
1

1
.1




Trong trờng hợp ống Venturi = 1 :
Thay Fo = m . F
1
ta có :
)(
2

21
1

1
PP
g
FmQ =



4- Các tham số cần thiết :
a- Số Re :
Vì muốn đơn giản, ở trên ta xem phân bố tốc độ trong tiết diện ống dẫn là không
đổi, thực tế không đúng nh vậy, do có ma sát giữa môi chất và vách ống mà sự
phân bố tốc độ của môi chất trong ống khác nhau và đặc tính của bất kỳ dòng
chảy nào đều cũng đợc xác định bằng số Re ứng với trạng thái lúc làm việc.


D.
Re =
; Re
th
= 2.300
- Dòng chảy tầng Re < Re
th

- Dòng chảy rối Re > Re
th

Ngời ta xác định Re bằng cách dự đoán lu lợng nằm trong khoảng nào đó =>
vận tốc dòng

D
D
Q
== Re
4.
2

Sau khi xác định đợc Re ta suy ra các giá trị khác => Q rồi so sánh 2 giá trị đó
cho đến khi sai số nằm trong khoảng cho phép.
b- Hệ số lu lợng

= f {m, n sự phân bố tốc độ dòng, tổn thất do ma sát và cách lấy áp suất P}
Bằng thực nghiệm thì = f ( m, Re )
Đồ thị tính :
Nếu Re > Re
th
thì = f ( m ) = e
t
Nếu Re < Re
th
thì = a
1
. a
2
. a
3
.
bđ

Trong đó
bđ
= f ( m )
- a
1
là hàm (Re,m ) (Re < Re
th
)
- a
2
tính đến độ nhám của vách ống a
2
= f (D, m) D 400mm thì a
2
= 1
ban õỏửu
Re
m1
m2
mn
m1 < m2 < m3
ĐO LƯờNG NHIệT CHƯƠNG 4 -94-

- a
3
= f (D, m) đặc trng độ côn của đờng ống a
3
đợc tính cho trờng hợp ống
chắn. Trong trờng hợp này m = 0,05 ữ 0,7.
Trong công nghiệp thờng m = 0,2

ữ 0,4.
c- Hệ số hiệu chỉnh

= f ( m,
P
P
1
, k )
đợc tra bảng hoặc đồ thị.
Trong trờng hợp này coi quá
trình xảy ra là đoạn nhiệt.
Thờng đồng hồ đo ta chọn

ứng với P trong khoảng 2/3 Q
max

Trờng hợp
P
P
1
< 0,06
Thì ta sử dụng công thức :
[]

= +1041035
2
1
,,.
.
m

P
KP

; Sai số khoảng 0,05%.

Chú ý khi tính :
Khi Q thay đổi => P thay đổi => cũng biến đổi => khi tính toán ta lấy lu
lợng trung bình.
d-
P : P = g.

.h
Ngoài ra ta có m = f(D) mà D = f(t
o
)
Ví dụ : D
t
= D
20
[1-C (t -20 )]
d
t
= d
20
[1-C (t -20 )]
Chú ý : trong công thức là
1
(cha ảnh hởng của tiết lu), đối với chất nớc thì
chỉ quan hệ với t
0

, khi ở áp suất cao thì mới chịu ảnh hởng của áp suất, khi đo lu
lợng khí và hơi bão hòa thì phải tính đến điều kiện làm việc để có các hệ số hiệu
chỉnh.
4- Cách đặt thiết bị tiết lu:
Các thiết bị tiết lu có thể đặt trên đờng ống nằm ngang, thẳng đứng, hoặc giữa
hai mặt bích và phải đảm bảo đúng vị trí mới giảm đợc sai số đo. Đoạn ống
P
P1

k
m