2.8.2. Гидродинамическая трубка Пито

Гидродинамическая трубка Пито предназначена для определения местных скоростей (осредненных во времени) в точках живого сечения безнапорного потока жидкости (рис. 31).

Трубка Пито, впервые примененная в 1732 г. французским инженером-гидротехником А. Пито, представляет собой изогнутую под прямым углом трубку, устанавливаемую открытым концом отогнутой части навстречу потоку так, чтобы центр отверстия трубки совпал с точкой потока, в которой определяется скорость движения жидкости. Второй, верхний, конец трубки выводится из потока наружу.

Чтобы получить зависимость для определения скорости, запишем уравнение Бернулли для горизонтальной струйки, находящейся на расстоянии z от дна потока, выбрав сечение струйки так, чтобы сечение I - I находилось в непосредственной близости от входного отверстия трубки, а сечение II - II совпадало с плоскостью входного отверстия трубки. Потерями напора пренебрегаем. За плоскость сравнения принимаем дно потока. Имеем:

(81)

р₀ = р_а

р₀ = р_а

Рис. 31. а) гидродинамическая трубка Пито;

б) эпюра распределения скоростей в безнапорном потоке жидкости.

Заметим, что ;, т.е. жидкость в трубке Пито не движется, а стоит на месте;; тогда:

; ,

где – глубина погружения трубки Пито от свободной поверхности,м;

–высота подъема жидкости выше уровня свободной поверхности, м.

С учетом замечаний уравнение (81) запишется в следующем виде:

.

Обозначив , получимили

, (82)

Перемещая носик трубки по вертикали в сечении потока, определяют скорость жидкости в различных точках взятой вертикали и получают так называемую эпюру распределения скорости по данной вертикали живого сечения потока (рис. 31, б).

2.8.3. Гидродинамическая трубка Пито - Прандтля

Гидродинамическая трубка Пито - Прандтля предназначена для измерения скорости течения жидкости в напорных трубопроводах (рис. 32).

Принципиально трубка Пито - Прандтля состоит из двух трубок (рис. 31), одна из которых представляет собой обычный пьезометр 1, показывающий пьезометрический напор , а другая – трубка Пито 2, которая измеряет величину полногонапора.

p₀

p₀

Рис. 32. Гидродинамическая трубка Пито-Прандтля

1 – пьезометр; 2 – трубка Пито.

Разность уровней жидкости в обеих трубках дает величину скоростного напора, по которой и определяется скорость.

2.9. Уравнение равномерного движения жидкости. Режимы движения вязкой жидкости.

2.9.1. Уравнение равномерного движения жидкости

Установившееся движение жидкости является равномерным, если при этом живое сечение, скорость течения и глубина остаются постоянными по длине потока. Такое движение жидкости подчиняется основным законам динамики и является предпочтительным при проектировании различных гидравлических течений.

Основное уравнение равномерного движения жидкости выглядит так:

(83)

где		- касательные напряжения или сила трения, приходящаяся на единицу площади боковой поверхности потока, ;
		- гидравлический радиус – отношение поперечного сечения к периметру потока, ;
		гидравлический уклон, .

Среднюю скорость установившегося равномерного движения определяют по формуле Шези:

, . (84)

где С - коэффициент Шези, (Приложение 5).

Расход жидкости при равномерном движении жидкости определяют из выражения:

, , (85)

где - площадь живого сечения потока,.