30. Графическое представление уравнения Бернулли для потока идеальной и реальной жидкости.

Графическое представление уравнения Бернулли для потока идеальной жидкости

По аналогии с гидростатикой можно показать, что два первых слагаемых представляет собой удельную энергию:

Первое - удельную энергию положения; Второе - удельную энергию гидродинамического трения; Третье - удельную кинетическую энергию. Сумма трех слагаемых является полной удельной энергией, т.е. напором. С физической точки зрения уравнение Бернулли описывает частный случай закона сохранения энергии. Геометрический смысл уравнения в том, что напорная плоскость горизонтальна.

Графическое представление уравнения Бернулли для потока реальной жидкости:

31. Примеры использования уравнения Бернулли (трубка Пито, Пито-Прандтля, расходомеры и т.Д.)

1) Так как динамическое давление связано со скоростью движения жидкости (газа), то уравнение Бернулли позволяет измерять скорость потока жидкости. Для этого приме­няется трубка Пито — Прандтля (рис. ниже). Прибор состоит из двух изогнутых под прямым углом трубок, противоположные концы которых присоединены к манометру. С помощью одной из трубок измеряется полное давление (р₀), с помощью дру­гой — статическое (р). Манометром измеряют разность давлений:

где ро — плотность жидкости в манометре. С другой стороны, согласно уравнению Бернулли, разность полного и статического давлений равна динамическому давле­нию:

Из формул выше получаем искомую скорость потока жидкости:

Уменьшение статического давления в точках, где скорость потока больше, положено в основу работы водоструйного насоса.

2) Трубка Пито применяется для измерения разности давлений в двух точках, то есть с помощью этой трубки можно найти динамическое давление. Для жидкостей и газов играет роль манометра, один конец которого направлен навстречу потоку, а другой выступает из него и подключен к прибору, который измеряет давление. Имеет вид буквы "L". Если перед отверстием A скорость уменьшается до значения , То

При установке избыточного давления в трубке избыточное давление вычисляется по формуле

где - Коэффициент, - Скорость вихря.

3) Расходомер Вентури.

Расходомер Вентури (рис ниже) представляет собой сужение, или горло, в тракте трубопровода постоянного сечения. В горле скорость возрастает, а давление соответственно уменьшается. Разность статических давлений на входе и в горле регистрируется дифференциальным манометром, и расход жидкости определяется по формуле

где Q – объемный расход жидкости, измеряемый в м³/с, А₁ и А₂ – площади поперечных сечений на входе и в горле соответственно, r – плотность жидкости, (p₁ – p₂) – разность статических давлений на входе и в горле и С– определяемый экспериментально коэффициент расходомерного насадка, принимающий значения, как правило, от 0,95 до 0,99. Введение коэффициента насадка отражает потери давления внутри расходомера.

Выходной (расширяющийся) конус трубы Вентури предназначен для расширения проходного сечения потока до прежнего значения. Суммарные потери давления в трубе Вентури составляют от 5 до 20%.