Приборы для определения величины потока и скорости движения жидкости

Уравнение Бернулли широко используют на практике. На основании уравнения Бернулли создан ряд приборов (водомер Вентури, водоструйный насос, эжектор, трубка Пито и др.).

Устройство трубки Пито. Измерение скорости в открытом потоке можно произвести с помощью трубки Пито, установленной по схеме 1 (рис. 87).

Скорость потока (м/с) в точке расположения нижнего отверстия трубки Пито можно определить по высоте подъема жидкости h = v²/2g, отсюда v = √(2gh), где h — высота жидкости в трубке, м; v²/2g — скоростной напор, м.

В закрытых трубопроводах скорость потока определяется по разности показаний трубки Пито 1, определяющей полный напор h₁ = p/pg + v²/2g, и пьезометрической трубки 2, определяющей пьезометрический напор h₂ = p/pg.

Устройство водомера Вентури. Трубопровод диаметром D имеет сужение диаметром й (рис. 88). В нормальном сечении I—I и в суженном сечении II—II установлены два пьезометра. Пренебрегая величиной потерь напора между сечениями, а также неравномерностью распределения скоростей по сечению (α = 1) и принимая, что плоскость сравнения 0—0 проходит через ось трубопровода, можем записать уравнение Бернулли в таком виде:

Отсюда следует, что с увеличением скорости движения пьезометрическое давление уменьшается и, наоборот, с уменьшением скорости пьезометрическое давление должно увеличиваться. Это положение используется в водомере Вентури, где по разности показаний пьезометров h, зная диаметры D и d, можно определить мгновенный поток.

Из уравнения Бернулли получим:

Решая полученное уравнение совместно с уравнением неразрывности потока, получим выражение для скорости (м³/с) в сечении I—I:

где S₁ и S₂, — площади соответственно I—I и II—II поперечных сечений.

Поток жидкости, протекающей через прибор, определится как произведение скорости v₁ на площадь поперечного сечения S₁ (м₃/с):

С учетом потерь напора р (м3/с) формула примет вид:

Как правило, μ = 0,96 ÷ 0,98.