Diafragma de debit

1.Descrierea aparatuluiDiafragma este un dispozitiv pentru măsurarea debitului in conducte circulare, bazat

pe principiul stangularii tubului de curent. Într-o secţiune a conductei de diametru “D” se introduce o placă prevazută cu un orificiu control de diametru “d”, orificiu coaxial si calibrat.

Conform STAS 7347/1-75 partea interioară a diafragmei este prelucrată cilindric la intrare şi apoi conică divergentă la unghi de 30º, faţa de axă, la ieşire.

O priză de presiune plasată in amonte de diafragma preia presiunea statică din curgerea neperturbată, iar a doua priză de presiune din aval de diafragmă preia presiunea din secţiunea strangulată. Prin cele două priye de presiune diafragma se racordează la manometrul diferenţial.

Constructiv, diafragma se caracterizeaza prin raportul dintre diametre:

(1)

sau prin raportul dintre aria orificiului Ao si aria conductei A:

(2)

Principiul de func ţionare Pentru un debit “Q” viteza medie de curgere neperturbată prin conductă este:

(3)

iar in secţiunea contractată de arie viteza este :

(4)

Conform relaţiei lui Bernoulli presiunea “p” prin sectiunea nestrangulata (priza de

presiune amonte) este mai mare decat “ ” (priza de presiune din zona strangulată). Diferenţa

de presiune sau presiunea diferenţială este:

(5)se poate măsura cu manometrul diferenţial racordat la priyele de presiune.

Din relaţia lui Bernoulli si ecuaţia de continuitate, se stabileşte relaţia pentru viteză şi debitul ideal:

(6)

E= coeficientul vitezei de apropiere.Relaţia (6) s-a obţinut in ipoteza unui fluid perfect.Dar fluidul este vîscos, au loc

pierderi de sarcină, iar priyele de presiune nu sunt aşezate exact in secţiunea neperturbată şi în cea strangulată. De aceea debitul este mai mic decât ideal. El se obţine inmulţind debitul ideal cu un coeficient de încărcare “C”, adică:

Q=C·Q; (7)

Notând cu μ=C·E -coeficientul de debit, vom obtine:

(8)

La o diafragmă dată, coeficientul de debit “μ” (se mai noteaza si cu “α”) depinde de numarul “Re” în conductă:

(9)

La determinarea lui ”μ” se foloseste relatia:

(10)

3.Mod de lucruLucrerea de laborator are ca scop determinarea coeficientului de debit al diafragmei

pentru o gama de valori a numarului “Re”(ale debitului “Q”) intr-o instalatie de uz didactic. Se face etalonarea diafragmei : μ=μ(Re).

Instalatia folosită este:

Debitul măsurat prin metoda volumetrică este:

(11)

Diferenţa de presiune la diafragme se masoara cu un manometru diferential racordat la prizele ei.

“ ” : (12)

” ” :

Mărimile măsurate se introduc în relaţia lui “ ” şi se calculează acesta. Pentru acelaşi

debit se calculează şi numărul “Re” cu relatia (9). Perechea de valori (Re,μ) determina un punct al diagramei μ=μ(Re). Operatiile se repeta pentru diferite debite.

Se fac minimum 6 determinari, rezultatele trecandu-se intr-un tabel, trasandu-se curba de etalonare:

4.Tabel cu rezultate pentru o diafragma:Nrexp

V[m³]

t[s] [m] [m³/s]

Re μ Observatii

1 0.01 0.00246 105.045 17.9842 0.03 0.00425 181.346 18.02783 0.05 0.00549 233.737 18.0084 0.08 0.00695 295.737 18.0035 0.1 0.00775 380.279 17.98366 0.14 0.00917 390.609 17.9757 0.18 0.01039 442.778 17.06998 0.2 0.01095 466.673 17.9677