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Venturimetro. Politecnico di Bari II Facoltà di Ingegneria - Taranto Ingegneria Civile Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio Ingegneria Industriale Corso di Idraulica.

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Presentation Transcript
venturimetro

Venturimetro

Politecnico di Bari

II Facoltà di Ingegneria - Taranto

Ingegneria Civile

Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio

Ingegneria Industriale

Corso di Idraulica

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Il Venturimetro è uno strumento misuratore di portata di forma conico convergente - divergente , rappresentante della classe dei deprimogeni (abbattitori della pressione dovuta al restringimento di sezione ). Nell’attraversamento della sezione ristretta, il fluido subisce una variazione di pressione e di velocità, tanto più sentita quanto più ridotte sono le dimensioni della sezione di passaggio.
  • Il divergente è più lungo del convergente per limitare le perdite di carico per allargamento di sezione, notoriamente più elevate di quelle per imbocco.
  • In figura vediamo un tubo di Venturi pronto per la posa in opera.

convergente

divergente

trattorettilineo

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Tra le sezioni di monte e di valle del tubo convergente viene inserito un manometro differenziale a mercurio.
  • Applicando l’estensione del teorema di Bernoulli alle correnti tra le due suddette sezioni ,si ottiene la formula che ci permette il calcolo della portata Q.

Q = (D2/4) [(2g(m-)/((m-1)]½

Dove:

  • Q è la portata , espressa in m3/s
  • D è il diametro maggiore, espresso in m
  • g è la costante di gravità, pari a 9.81 m/s2
  •  (h in figura) è la differenza di altezze tra i menischi di mercurio, espressa in m
  • m è il peso specifico del liquido manometrico (se fosse mercurio il suo valore è 133361 N/m3)
  •  è il peso specifico dell’acqua, uguale a 9800 N/m3
  •  è il coefficiente correttivo di Coriolis, prossimo all’unità nei moti turbolenti
  • m è il coefficiente di strozzamento, pari a D2/d2 (adimensionale)
taratura del venturimetro
Taratura del Venturimetro
  • Prima di utilizzare lo strumento, è necessaria un’operazione di taratura per correggere eventuali errori di misura, dovuti per esempio all’inutilizzo dello strumento o ad una carente manutenzione dello stesso.
  • La taratura viene effettuata attraverso un confronto della misura con quella di uno strumento con grado di precisione maggiore, e che sia stato a sua volta tarato.
  • Nella nostra esperienza di laboratorio ci siamo serviti di un flussometro e di un manometro differenziale a mercurio.

Banco idraulico utilizzato

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Il banco idraulico didattico utilizzato è formato da più tubazioni collegate tra di loro, oltre che da diversi strumenti.
  • Per la taratura occorre collegare solo le tubazioni di interesse, ossia quella dove è inserito il venturimetro da tarare e quelle periferiche, tramite una semplice apertura o chiusura di valvole.
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Manopola di apertura saracinesca

  • Dopo aver acceso la pompa, si apre completamente la manopola rossa in foto e si attende che nel venturimetro non ci siano bollicine d’aria.
  • Tramite la regolazione della manopola e servendosi del rotametro, si fissa un valore di portata per la prima misura.
  • Tramite il manometro differenziale si leggono le altezze dei menischi di mercurio .
  • Effettuate le due letture (ossia di portata fornita dal rotametro e della differenza di altezza dei due menischi di mercurio) si passa ad un altro valore di portata, servendosi della solita manopola regolatrice, e si misurano le altre due corrispondenti grandezze (ossia sempre portata fornita dal rotametro e differenza di altezza dei due menischi di mercurio)

Manometro differenziale

Rotametro

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La tabella riporta 12 misurazioni condotte durante un’esperienza. Il numero delle prove deve abbracciare l’intero arco di portate in cui presumibilmente il venturimetro che si sta tarando verrà utilizzato e deve essere sufficientemente elevato per eseguire al meglio l’interpolazione dei dati sperimentali (in tabella H1 e H2 sono i valori delle altezze dei menischi di mercurio e D la loro differenza, mentre Q è la portata letta col rotametro, attraverso il quale si sta conducendo la taratura didattica del venturimetro

La curva di taratura è quella ottenuta dall’interpolazione dei valori di portata misurati in funzione della differenza  tra le altezze dei menischi di mercurio.

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In particolare si può procedere con fogli elettronici tipo l’excel o seguire questa procedura.
  • Partendo dall’equazione

Q = k’Dh

attraverso i logaritmi decimali si ottiene l’equazione

Y = ’+hX

dove

  • Y = LogQ
  • ’ = Logk’
  • X = Log

Si può calcolare k’ ed h attraverso il metodo dei minimi quadrati ossia attraverso le seguenti formule (indicando con n il numero delle prove eseguite ed i è l’indice variabile tra 1 ed n)

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Nel caso dell’esempio che si sta svolgendo i valori di k’ ed h così calcolati sono:

k’ = 0.002

h = 0.544

  • Questi valori verranno utilizzati in seguito per la misura della portata sostituendoli nella formula:

Q = k’h

  • Ricordando che

 è la differenza di altezza dei menischi e deve essere espressa in m

Q è la portata espressa in m3/s

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Diagrammando la portata in funzione di  si ottiene la curva rappresentata nel grafico.
  • L’equazione della curva e’:Q = k’h