Figura 6.1 - tub Pitot
Luați în considerare o linie de curent care se sprijină pe capătul său din centrul tubului Pitot. Viteza lichidului variază de la valoarea (viteza debitului departe de deschiderea tubului) la zero (în fața orificiului tubului). Prin urmare, în conformitate cu ecuația lui Bernoulli, presiunea, atât în fața găurii tubului cât și în interiorul tubului pitot, va fi mai mare decât presiunea lichidului în puncte departe de gaură. Acest lucru se datorează faptului că, departe de gaură, debitul este neperturbat, iar în fața găurii - cel deranjat. Diferența de presiune va fi egală cu valoarea. Aceasta înseamnă că manometrul conectat la tubul Pitot va afișa o presiune completă. egal
- - presiunea de curgere neperturbată, numită presiune statică;
- - presiunea debitului perturbat, numit presiune dinamică.
Dacă se face o deschidere laterală în tubul pitot, atunci viteza și presiunea din apropierea unei astfel de orificii vor fi aproximativ egale cu viteza și presiunea fluxului neperturbat, departe de deschiderea tubului. Prin urmare, un manometru atașat la un astfel de tub este numit sonda și prezintă presiunea statică a lichidului (Figura 6.2).
Figura 6.2 - Sonda
Prin diferența dintre presiunile totale și cele statice, se poate găsi valoarea presiunii dinamice. și, în consecință, viteza de curgere a lichidului. dacă densitatea fluidului este cunoscută în prealabil. Dacă sonda și tubul pitot se montează împreună și le conectează la un manometru diferențial. care măsoară diferența de presiune. este posibil să se obțină un dispozitiv pentru măsurarea vitezei unui lichid.
6.2 Forțe de frecare interioară. Vâscozitate.
Toate lichidele au o viscozitate inerentă sau o frecare internă mai mare sau mai mică.
Viscozitatea este fenomenul încetării mișcării într-un fluid după încetarea cauzelor acestei mișcări.
Am scufundat două plăci paralele în lichid, lungimea cărora depășește distanța dintre ele (Figura 6.3).
Figura 6.3 - Mișcarea a două plăci paralele într-un lichid
O placă începe să se miște cu o viteză sub acțiunea forței. Pentru a menține constanța vitezei, forța de frecare în direcția opusă este necesară și este egală în mărime, adică .
Schimbarea cantităților. zona plăcilor și distanța dintre ele. puteți obține expresia:
În expresia (6.2), valoarea depinde de tipul și starea lichidului (temperatura etc.) și se numește coeficientul de frecare internă. coeficientul de vâscozitate sau pur și simplu vâscozitatea lichidului.
A doua placă, atunci când se mișcă mai întâi, se va deplasa și în direcția opusă sub acțiunea forței. care este contrabalansată prin forță.
Acționarea plăcilor una asupra celeilalte este efectuată printr-un fluid care este cuprins între plăci, transferând de la un strat de lichid la altul. Investigațiile privind viteza particulelor în diferite straturi ale lichidului arată că procesul de variație a vitezei de-a lungul axei are următorul caracter:
Particulele de lichid din apropierea plăcilor sunt aproximativ egale cu vitezele plăcilor,
Înlocuind (6.4) în (6.2), obținem
Din expresia (6.5) este posibil să se exprime coeficientul de vâscozitate:
Definim unitatile de viscozitate:
Astfel, unitatea de măsură a vâscozității este Pascal pe secundă [Pa s].
Coeficientul de vâscozitate depinde de temperatura lichidului. Pe măsură ce crește temperatura, valoarea coeficientului de vâscozitate scade.
6.3 Curgere laminară și turbulentă
Fluxul laminar - fluxul la care straturile de fluid care alunecă unul împotriva celuilalt nu se amestecă.
Curgerea turbulentă este un curent în care se amestecă straturile de lichid.
În cazul fluxului turbulent, viteza particulelor la fiecare punct se modifică în orice moment. Astfel, fluxul este nestatornic. Natura fluxului este determinată de cantitatea fără dimensiuni - numărul Reynolds:
În expresia (6.7), cantitatea este viteza medie de curgere pe secțiunea transversală a tubului.
Viscozitatea unui lichid este o vâscozitate dinamică. Viscozitatea cinematică se determină folosind raportul de aspect. Prin intermediul vâscozității cinematice, se poate determina și valoarea numărului Reynolds:
Numărul Reynolds poate servi drept criteriu de similitudine pentru fluxul de lichide.
6.4 Debitul de lichid într-o conductă circulară
Când lichidul se mișcă într-o țeavă circulară:
- la pereții tubului, viteza lichidului este zero;
- pe axa tubului, viteza fluidului este maximă.
Să luăm în considerare procesul fluxului laminar al unui lichid într-un tub circular.
Pentru a urmări dinamica schimbării vitezei fluidului de-a lungul secțiunii longitudinale a țevii. Să considerăm acțiunea forțelor pe un cilindru imaginar intern, care face parte din stratul lichid:
1. Deoarece fluxul este laminar, acesta este staționar. De aceea, viteza particulelor de fluid este constantă. Suma vectorială a forțelor externe aplicate lichidului este zero.
2. Pe baza cilindrului imaginar intern (Figura 6.4)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: