A cél a munka - laboratóriumi munka - grafikon a Bernoulli-egyenlet
Célkitűzés: vizuális megfigyelés változásainak folyadékáramlás komponenseket a teljes fejcső a változó keresztmetszetű. Készségek elsajátítása hidraulikus kísérletet. Biztonságossá az előadás anyag „a Bernoulli-egyenlet”.
áttekintés
A munka a pilóta az építési energia menetrendek (piezometrikus és távvezetékek) egydimenziós áramlását. Az ilyen grafikonok épített a kapott kísérleti adatokkal Venturi típusú cső (kontrakció - expanziós) szemléltetik az áramlási újraelosztó potenciális vagy kinetikus energiát és a nyomásveszteség (összes fajlagos energia).
Daniel Bernoulli-egyenlet, kapott 1738-ban, ez egy speciális esete az általános törvény az energiamegmaradás, rögzített a folyadék áramlását, és alaptörvénye a mechanika. Ez létrehozza a kvantitatív összefüggés van a a folyadék áramlási sebessége, a nyomás, és a térbeli helyzetét az áramlás a gravitációs mezőben.
Egy önkényesen kiválasztott keresztmetszete az elemi adatfolyamok egy tökéletes folyadék egyenlet Bernoulli a formája
ahol z - szekcionált középjelzés folyamok; p - a nyomás ebben a részben a folyamok; V - Az áramlási sebesség folyamok egy adott szakaszon található; - fajsúlya a folyadékban; g - a nehézségi gyorsulás.
Ezek összege három szempontból is teljes fej szivárog. Mindhárom feltételek változhatnak, de úgy, hogy az összeg, vagy a teljes fej változatlan marad. Ez csak akkor igaz, az ideális közeg (folyadék vagy gáz) miatt teljes hiánya azt a viszkozitása.
Minden valódi folyadékok és gázok viszkozitása, ezért a fenti Bernoulli-egyenlet igényel korrekciót számukra.
Két önkényesen kiválasztott 1. és 2. szakaszát a tényleges folyadékáramlás Bernoulli-egyenlet felcsévélhető tekintve viszkózus erők adja meg:
? Hol H1 és 2 - tele folyadékáramlás nyomás 1. és 2. szakaszban; hpot - fej teljes veszteség közötti szakaszok az 1. és 2. Ezek a veszteségek visszafordíthatatlan energiafogyasztás (nyomás) a folyadékáramlás a keverési folyadék örvények, kavarog és leküzdeni a viszkózus erők (súrlódási erőket). Ezért mindig egy igazi áramlási nyomás egy közeg mentén az áramlás csökken.
(2) egyenlet felírható habosított formában, mint:
ahol Z1 és Z2 - védjegy központok 1. és 2. szakaszban, m; P1 és P2 - nyomás 1. és 2. szakaszban Pa; V1 és V2 - az átlagos sebesség a szakaszok 1 és 2 m / s; 1 és 2 - Coriolis együtthatók; ? - fajlagos tömeg a folyadék, H / m 3; g = 9,81 m / s 2 - szabadesés gyorsulása; hpot - fej veszteség közötti szakaszok 1 és 2 m.
Kiszámításakor a sebességet egy igazi folyadék áramlási nyomás hiba történik átlagsebességgel. Ahhoz, hogy kompenzálják a mozgási energiát adjuk korrekciós együttható (együttható Coriolis) . amelynek kiszámítása a következő képlettel
Coriolis arány az arány a tényleges folyadékáramlást kinetikus energia (számláló a (4) képletű) stream kinetikus energiát számított átlagos áramlási sebességét. Nagysága a Coriolis együttható függ az áramlási rendszer folyadék: ez egyenlő a két, és amikor a fejlett turbulens áramlás lamináris módban belül változik 1,05-1,02, és egyszerűsíteni kell a számítások azt feltételezték, hogy az egyenlő egységét.
A energetikai szempontból, a teljes fej komponensek egyenletek (1) és (3) a következők:
z - specifikus egységnyi súlya folyadékáramlás, a potenciális energia a helyzetben. Ez az úgynevezett geometriai (szintezés) nyomás;
p /? - specifikus egységnyi súlya folyadékáramlás, nyomási energia. Ez az úgynevezett hidraulikus fejet;
V 2 / (2g) - vezetőképesség egységnyi súlya folyadékáramlás, a kinetikus energia. Ezt nevezik a sebesség fejét.
Geometriai és hidraulikai fejét az összeg akár hidrosztatikus, azaz
A komponenseket az összes folyékony fejét a Bernoulli-egyenlet egy geometriai értelmezést ábrán látható. 1 formájában szegmensek nyilakkal. A szegmens jelölt Z jelzi magassága a középső rész helyezkedik el a vízszintes referenciasíkot 0 - 0. A szegmens jelzett p / mutatja folyékony piezométer emelési magassága, és a szegmens jelzett V 2 / (2g) megfelel a sebesség fej (magasság), és egyenlő a különbség Pitot-csöves leolvasás és piezométer. A összege a szegmensek a diagramon a teljes fej N. Megjegyezzük, hogy a teljes nyomás a folyadékáramlás a keresztmetszete mindig kisebb, mint 2 H2 nyomáson 1 H1 szakasz által mennyisége a teljes veszteség hpot nyomást.
Ha a csővezeték csatlakozókkal sok piezométerek és a Pitot csövek, és töltik a folyadékszint a piezométerek folytonos vonal P - P. megkapjuk a piezometrikus vagy a gyártósor hidraulikus fejét. Ha csatlakozik egy folyamatos vonal N - N folyadék szintje a Pitot cső, kapunk egy teljes fej vonal.
Összesen fej vonal N - N nem lehet átlépni a vonalat hidraulikus fejet? -? . Ellenkező esetben ez azt jelentené, az eltűnő az áramlási sebesség a kereszteződésekben, ami lehetetlen egy nem törhető áram.
Ha a cső teljes hosszában egy állandó átmérőjű, a vonal P -? és N - N egymással párhuzamosan, mivel az átlagos folyadék sebessége, és így a dinamikus nyomás, állandó marad hossza mentén a csővezeték.
Bernoulli-egyenlet nem teljesül az alábbi esetekben:
nem állandó folyási egy folyadék;
abban az esetben, áramlási hézagokkal (folytonossági áramlási);
egy erős áramlás deformáció;
mozgására kíséri fázisátalakulás.
Ábra. 1. A geometriai értelmezése a Bernoulli-egyenlet
Feldolgozása kísérleti adatok
Táblázat kísérleti és a számított adatokat