Запомнить!

Деление полной энергии на удельный вес дало высоту столба жидкости, потенциальная энергия которого равна полной энергии движущейся жидкости. Эта величина получила название НАПОР.

ПРИМЕР: Если расчет дал величину напора 1 м (как в предыдущем примере), то ясно, что вода не дойдет не только до 10, но даже до 1 этажа.

Замечание 1: Часто напор путают с давлением. Это не верно. Как видно из уравнения, напор складывается из 3-х составляющих. Так, при увеличении скорости происходит снижение давления, но напор не изменяется (если нет потерь энергии на трение). Это снижение давление может быть настолько существенным, что мы можем получить даже вакуум. На этом принципе построена работа такого распространенного в технике устройства как эжектор, в котором получают низкие давления за счет разгона в сужающем устройстве высоконапорной жидкости. Другой пример – карбюратор бензинового двигателя, в котором подсос и распыливание топлива происходит за счет разрежения, возникающего в сужающей части воздушного канала.

Замечание 2: Куда движется жидкость? Стандартный ответ – оттуда, где давление выше и туда, где давление ниже. Это верно, но далеко не всегда. В упоминаемом выше эжекторе давление в сужающейся части ниже, чем на выходе в расширяющейся части. Таким образом, в выпускной части эжектора жидкость движется от участка, где давление ниже, к участку, где давление выше.

Верный ответ – жидкость движется от сечения, где энергия (напор) выше к сечению, где энергия (напор) ниже.

Замечание 3: Как выбрать плоскость, относительно которой отсчитывается высота Z. Ответ: уравнение будет работать относительно любой плоскости отсчета: уровень нулевой отметки здания, уровень моря, уровень крыши здания и т.д. Можно лишь дать рекомендации. Наиболее удобным с точки зрения расчета будет выбор самого нижнего уровня установки. В этом случае не приходится работать с отрицательными высотами.

 

 

Рассмотрим жидкость, движущуюся от сечения 1 к сечению 2. При движении идеальной жидкости нет потерь энергии на трение, а следовательно суммарная энергия жидкости не изменяется, происходит только преобразование одного вида энергии в другие. Пример: подъем воды на высоту 10 м, если скорость не изменяется (труба или канал постоянного диаметра), а также не учитывать потери на трение приведет к понижению давления на 1 ати. Уравнение энергии для сечений 1-1 и 2-2 будет иметь вид.

Е₁ = Е₂ , или в виде напоров Н₁ = Н₂

В виде расчетной формулы мы получим

Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости

 

Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли.

 

 

u²/(2g)

Скоростной напор

 

P/

z       пьезометрический    

напор                         u

z₁

 

 

 

z₁ – геометрический напор

 

 

 

 

 

Напор может быть представлен как сумма трех составляющих:

1.      Геометрического напора (на какой высоте от плоскости отсчета находится рассматриваемое сечение;

2.      Пьезометрического напора (на какую высоту поднимется жидкость в пьезометре относительно геометрического центра сечения)

3.      Скоростного напора (насколько выше поднимется уровень жидкости в трубке ПИТО по сравнению с пьезометром).

Трубка Пито устроена достаточно просто, в связи с чем это устройство для измерения скоростного напора (или просто скорости) широко распространено. Основной элемент трубки Пито – изогнутая против потока жидкости трубка. При торможении потока происходит преобразование кинетической энергии потока в потенциальную, в результате чего давление на передней кромке возрастает, а уровень жидкости в трубке пропорционально увеличивается.