Расходомер вентури объяснит его способом бернулли

Эффект Вентури

Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джовани Вентури (1746—1822).

Содержание

Обоснование

Эффект Вентури является следствием уравнения Бернулли, определяющего связь между скоростью v жидкости, давлением p в ней и высотой h частиц над площадью отсчёта:

ρ — плотность жидкости; g — ускорение свободного падения; — пьезометрический напор; — динамический напор.

Если уравнение Бернулли записать для двух сечений потока, то будем иметь:

Для горизонтального потока средние члены в левой и правой частях уравнения равны между собой, и потому сокращаются, и равенство принимает вид:

то есть при установившемся горизонтальном течении идеальной несжимаемой жидкости в каждом её сечении сумма пьезометрического и динамического напоров будет постоянной. Для выполнения этого условия в тех местах потока, где средняя скорость жидкости выше (то есть, в узких сечениях), её динамический напор увеличивается, а гидростатический напор уменьшается (и значит, уменьшается давление).

Применение

Эффект Вентури наблюдается или используется в следующих объектах:

• в гидроструйных насосах, в частности, в танкерах для продуктов нефтяной и химической промышленности;
• в горелках, которые смешивают воздух и горючие газы в гриле, газовой плите, горелке Бунзена и аэрографах;
• в трубках Вентури — сужающих элементах расходомеров Вентури;
• в расходомерах Вентури;
• в водяных аспираторахэжекторного типа, которые создают небольшие разряжения с использованием кинетической энергии водопроводной воды;
• пульверизаторах (опрыскивателях) для распыления краски, воды или ароматизации воздуха.
• карбюраторах, где эффект Вентури используется для всасывания бензина во входной воздушный поток двигателя внутреннего сгорания;
• в автоматизированных очистителях плавательных бассейнов, которые используют давление воды для собирания осадка и мусора;
• в кислородных масках для кислородной терапии и др.

Измерение расхода

Эффект Вентури может быть использован для измерения объёмного расхода .

и — площади поперечного сечения потоков, соответственно, в широкой и узкой частях потока; и — давления, соответственно, в широкой и узкой частях потока.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Эффект Вентури» в других словарях:

Вентури — Вентури фамилия итальянского происхождения Вентури, Джованни Баттиста (1746 1822) итальянский физик, работавший в гидравлике, теории света, оптике. Эффект Вентури физический эффект, открытый Джованни Вентури. На его основе… … Википедия

Вентури, Джованни Баттиста — Джованни Баттиста Вентури В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Вентури. Джованни Баттиста Ве … Википедия

Вентури Джованни Баттиста — Джованни Баттиста Вентури Джованни Баттиста Вентури (11 сентября 1746 10 сентября 1822) итальянский ученый, известен работами в области гидравлики, теории света и оптики. Его именем названы открытый им эффект понижения давления газа или жидкости… … Википедия

Эффект Бернулли — Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости: Здесь плотность жидкости, скорость потока, высота, на которой находится рассматриваемый… … Википедия

Труба Вентури — Длинная труба Вентури У этого термина существуют и другие значения, см. Вентури. Труба Вентури устройство для измерения расхода или скорости потока газов и жидкостей, представляющее … Википедия

Закон Бернулли — является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости: Здесь плотность жидкости, скорость потока, высота, на которой находится рассматриваемый… … Википедия

Критический поток — Критический поток это эффект, возникающий в сжимаемом потоке. Параметр, который становится критическим или «ограниченным», это скорость или массовый расход. Давление в части потока 1 выше давления в части 2. Возникновение крит … Википедия

Диафрагма (измерение расхода) — У этого термина существуют и другие значения, см. Диафрагма. Схема установленной диафрагмы в кольцевой камере (которая в свою … Википедия

Дроссельная шайба — или «дроссельная диафрагма» или «расходомерная диафрагма» (англ. throttling orifice[1]) дросселирующее устройство, которое представляет собой диск с отверстием, вставляемый в трубу для местного увеличения гидравлического сопротивления… … Википедия

Фуэ — (яп. 笛?, дословно, «флейта, дудка, свисток») семейство японских флейт. Фуэ обычно обладают высоким звучанием и изготавливаются из бамбука[1]. Самая популярная фуэ сякухати. При исполнении музыки на фуэ отверстия в флейте закрывают не подушечками… … Википедия

Источник

РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА

РАСХОДОМЕРЫ И СЧЕТЧИКИ КОЛИЧЕСТВА, устройства для измерения количества, расхода и скорости течения жидкостей или газов. Тип используемого для измерений устройства зависит от измеряемой характеристики, величины объемного расхода и требуемой точности измерений. Большинство измерительных устройств этого типа можно отнести, как правило, к одной из следующих трех широких категорий: наполнительные системы, манометрические системы напорного действия и тепловые расходомеры. Ниже описываются примеры таких систем.

Наполнительные расходомеры.

В системах наполнительного действия регистрируются времена заполнения жидкостью одной или нескольких камер, объемы которых известны.

Расходомер с качающимся диском.

Обычно расходомер с качающимся диском или качающейся пластиной используют для измерения расхода холодной (при температуре не выше 32 ° С) воды в бытовых условиях, когда не требуется высокая точность измерений. Измерительная камера делится пополам диском, который может свободно качаться, т.е. отклоняться вверх и вниз, совершая машущие движения. Последовательные объемы воды проходят через камеру поочередно над диском и под ним. Механически связанный с диском редуктор приводит в движение счетное устройство, которое регистрирует количество прошедшей жидкости на циферблате, проградуированном в литрах или кубометрах.

Преобразователи расхода.

В таких преобразователях расход жидкости определяют по скорости вращения крыльчатки (вертушки), приводимой в действие потоком. Скорость вращения пропорциональна скорости потока. Вращающаяся головка вертушечного расходомера приводит в действие счетное устройство.

Манометрические системы напорного действия.

Дифференциальный манометр является устройством, которым можно измерять разность давлений в двух последовательных точках по тракту трубы. Можно показать, что скорость течения жидкости пропорциональна квадратному корню из этого перепада давления, так что по измеренной разности давлений можно определить расход жидкости. Разность давлений можно определить визуально по разности высот столбов ртути в манометрических трубках или при помощи манометра с сильфонной трубкой Бурдона, который градуируют непосредственно в единицах объемного расхода. Дифманометр может быть снабжен интегрирующим устройством для определения полного объема жидкости, прошедшей за некоторый промежуток времени.

Трубка Пито.

Трубки Пито, или приемники полного давления, традиционно применяют для измерения скорости потока (например, на самолетах). Они удобны как для измерений в фиксированной точке, так и для измерения распределений скорости. Жидкость, движущаяся по трубе, будет подниматься в открытой сверху манометрической трубке до высоты h_s (в трубке А на рис. 1,а). Высота h_s показывает, насколько статическое давление в жидкости больше барометрического (атмосферного), и называется статическим напором. Следовательно, h_s = p_s/ r g, где p_s – разность между статическим давлением в потоке жидкости и барометрическим давлением, r – плотность жидкости и g – ускорение силы тяжести. Отметим, что измерительное отверстие в стенке трубы выполняется строго перпендикулярно к направлению течения, и, следовательно, высота подъема жидкости в манометрической трубке характеризует только статическое давление и не зависит от скорости течения.

Если эту трубку опустить внутрь трубы и изогнуть под углом 90 ° , направив ее приемное отверстие навстречу потоку (трубка В на рис. 1,а), то жидкость перед ним будет тормозиться до нулевой скорости. Теперь высота столба будет складываться из статического напора и дополнительной высоты, называемой скоростным напором. Эта сумма называется полным напором. Скоростной напор определяется изменением импульса жидкости перед трубкой при изменении ее скорости от V до нуля.

Скоростной напор равен разности между высотой h_t столба полного напора и высотой h_s. Скорость течения можно вычислить по формуле

Вместо двух трубок А и В (рис. 1,а) можно использовать комбинированную трубку С, и разность высот уровней ртути в двух коленах трубки будет характеризовать скоростной напор. Вследствие более высокой плотности ртути (13,5 г/см 3 ) разность высот ее столбов будет в 1/12,5 раз меньше соответствующей разности высот двух столбов воды и, следовательно, очень длинные трубки не понадобятся.

Если по трубе течет газ, то через измерительную трубку с открытым концом, такую, как трубка А на рис. 1,а, будет происходить его утечка. Подходящие для этого случая конструкции показаны на рис. 1,б. Вода в U-образной трубке не только изолирует газ от атмосферы, но и служит для определения величины измеряемого напора. Если h_в – разность уровней столбов воды в измерительном устройстве, то соответствующую высоту газового столба h_г (напор) можно вычислить по формуле

где r в и r г – плотности воды и газа соответственно.

Расходомер Вентури.

Расходомер Вентури (рис. 2) 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 м 3 /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.

Это уравнение (с равным единице коэффициентом насадка) непосредственно следует из уравнения Бернулли (см. ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА) и уравнения неразрывности Q = A₁V₁ = A₂V₂. Член (p₁ – p₂)/ r в приведенном уравнении пропорционален разности высот двух столбов ртути. В случае течения газа это уравнение несколько видоизменяется за счет появления дополнительного множителя, учитывающего сжимаемость газа.

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%.

Аналогичным устройством для измерения расхода является диафрагма (мерная шайба), или тонкая пластина с круглым калиброванным отверстием в центре, устанавливаемая в поперечном сечении расходной трубы. Диафрагма выполняет ту же роль, что и сужение в расходомере Вентури.

Тепловой расходомер.

Газовый расходомер этого типа представляет собой трубу, внутри которой установлен электрический нагреватель. В соответствии с показаниями двух термометров сопротивления, установленных перед нагревателем и за ним, приводится в действие регулятор электрического тока, который автоматически поддерживает постоянную (равную, например, 1 ° С) разность температур газа в выходном и входном сечениях. Чем больше скорость газа, тем больше потребляемый ток. Так как удельная теплоемкость газа известна, счетчик электрической энергии можно проградуировать в единицах расхода воздуха в м 3 . См. также ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА.

Цейтлин В.Г. Расходоизмерительная техника. М., 1977
Андронов И.В. Измерение расхода жидкостей и газов. М., 1981
Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., 1989

Источник