Визначення коефіцієнта витікання

Коефіцієнт витікання С пристрою звуження потоку – це коефіцієнт, який характеризує відношення дійсного значення масової витрати нестискуваного середовища (рідини), що протікає через пристрій звуження, до відповідного його значення , розрахованого згідно з теоретичною моделлю витрати рідини через цей пристрій – рівнянням витрати ідеальної рідини через цей пристрій:

. (2.1)

Існуючі теоретичні методи розрахунку коефіцієнта витікання, як правило, не забезпечують достатньої для практики точності. Тому залежності для визначення коефіцієнтів витікання, які застосовуються у витратомірах, є результатом опрацювання численних високоточних експериментальних даних.

Дійсне значення масової витрати рідини для конкретного пристрою звуження потоку знаходять експериментально, а значення масової витрати через той самий пристрій визначають при виміряних значеннях , , та відповідно до рівняння

. (2.2)

Численними експериментами встановлено, що числові значення коефіцієнта С є однаковими для різних за розмірами пристроїв звуження потоку одного типу, якщо зберігається геометрична подібність пристрою звуження потоку і гідродинамічна подібність потоків. Геометрична подібність різних за розмірами пристроїв звуження потоку одного типу встановлюється рівністю відношень одних і тих самих геометричних розмірів цих пристроїв звуження потоку до діаметра трубопроводу. Гідродинамічна подібність потоків забезпечується рівністю чисел Рейнольдса .

Застосування рівнянь для розрахунку коефіцієнта витікання обмежують певним діапазоном зміни числа Рейнольдса

. (2.3)

Мінімальне значення числа Рейнольдса вибирається таким чином, щоб забезпечити роботу пристроїв звуження в другій половині 2-ої зони та третій зоні за рис.4, де залежності коефіцієнта витікання від числа Рейнольдса є монотонними.

Для розрахунку коефіцієнта витікання у сучасних стандартах застосовують такі рівняння.

1) Для діафрагм – рівняння Рідера-Харріса (Reader-Harris) та Галлагера (Gallagher). Це рівняння введено у стандарт ISO 5167-2:2003, стандарт України ДСТУ ГОСТ 8.586.2-2009 у вигляді:

, (2.4)

де

; ; (2.5)

. (2.6)

Значення коефіцієнтів та залежно від типу діафрагми розраховують за наведеними у стандартах залежностями відповідно до способу відбору перепаду тиску на діафрагмі.

2) Для сопел ISA 1932 (ДСТУ ГОСТ 8.586.3-2009)

. (2.7)

3) Для труб Вентурі (ДСТУ ГОСТ 8.586.4-2009) :

- коефіцієнт витікання труби Вентурі з литою (без оброблення)вхідною конічною частиною обчислюють за формулами:

С= 0,991-0,0014×10⁶/Re за 4×10⁴ £ Re < 2 10⁵ ; (2.8)

С= 0,984 за Re ³ 2×10⁵. (2.9)

- коефіцієнт витікання труб Вентурі з обробленою вхідною конічною частиною обчислюють за формулами:

С= 1,009 за 4×10⁴ ×b £ Re < 5×10⁵ ×b; (2.10)

С= 0,9950 за 5×10⁵ ×b £ Re £10⁶ b; (2.11)

С= 1,000 за 10⁶ ×b <Re £ 2× 10⁶ b; (2.12)

С= 1,010 за 2×10⁶ ×b < Re £ 10⁸ b. (2.13)