15-3. Определение средней скорости потока и расхода

Скорость потока в различных точках его сечения неодинакова. В трубопроводе она достигает максимального значения в центральной части сечения и уменьшается по направлению к стенкам.

Для определения расхода необходимо знать среднюю скорость потока, т. е. скорость, которая, будучи умножена на площадь сечения трубопровода и плотность измеряемой среды, дает количество вещества, протекающего через трубопровод в единицу времени. Скорость, измеренная с помощью напорной трубки, соответствует местной скорости потока в той точке, где установлена трубка. Поэтому для определения средней скорости потока сечения трубопровода разбивают на участков с равными площадями и измеряют скорость в определенной точке каждого участка. При этом приблизительно принимают, что во всех точках участка скорость постоянна и равна измеряемой.

Обозначая скорости на каждом участке через соответствующие им динамические давления через (Па), площадь сечения трубопровода при рабочей температуре

через расход в единицах массы будем иметь:

О другой стороны, по определению средней скорости

Исключив из уравнения (15-3-1) и (15-3-2) получим:

Пользуясь уравнением (15-1-3) и (15-3-3), находим для средней скорости выражение

где

Здесь динамическое давление, Па, соответствующее средней скорости.

Определив среднюю скорость, можно найти количество вещества, протекающего через трубопрвод в единицу времени:

Расход в единицах объема вычисляется по формуле

Способ измерения средней скорости при помощи напорных трубок наряду с многими положительными качествами имеет и ряд недостатков: он требует больших затрат времени и большой счетной работы, а также применения весьма точных приборов для измерения динамического давления.

Для изучения газовых потоков с быстро изменяющимися скоростями и давлениями применяют термоанемометры, так как напорные трубки, обладающие значительной инерционностью, для этих целей непригодны.