3.6. Измерение расхода и скорости жидкости

Расходомер Вентури представляет собой устройство,

устанавливаемое в трубопроводах и осуществляющее сужение потока ―

дросселирование. Расходомер состоит из двух участков ― плавно сужающегося

(сопла) и постепенно расширяющегося (диффузора). Скорость потока в сужающемся

месте возрастает, а давление падает. Возникает разность (перепад ) давлений, которую

можно измерить двумя пьезометрами или дифференциальным U-образным

манометром.

Карбюратор поршневых двигателей внутреннего сгорания (рис.3.8)

Рис. 3.8. Схема карбюратора

служит для подсоса бензина и смешивания его с потоком воздуха. Поток воздуха, засасываемого в двигатель, сужается в том месте (сечение 2―2), где установлен распылитель бензина (обрез трубки диаметром d). Скорость воздуха в этом сечении возрастает, а давление по закону Бернулли падает. Благодаря пониженному давлению бензин вытекает в поток воздуха.

Струйный насос (эжектор) (рис. 3.9)

Рис. 3.9. Схема струйного насоса (эжектора)

состоит из плавно сходящегося насадка 2, осуществляющего сжатие потока, и

постепенно расширяющейся трубки 4, установленной на некотором расстоянии от

насадка в камере 3. Вследствие увеличения скорости потока давление в струе на вы-

ходе из насадка 2 и во всей камере 3 значительно понижается. В расширяющейся

трубке 4 скорость уменьшается, а давление возрастает приблизительно до

атмосферного, т.е. в ней имеется разрежение (вакуум). Под действием разрежения

жидкость из нижнего резервуара всасывается по трубе 1 в камеру 3, где происходит

слияние и перемешивание двух потоков.

Трубка скоростного напора, или трубка Пито (рис. 3.10),

Рис. 3.10. Схема трубки полного напора

служит для измерения скорости потока, например, в трубе. Если установить в одном

сечении потока трубку, изогнутую под углом 90˚, отверстием навстречу потоку и

пьезометр, то жидкость в трубке поднимается над уровнем жидкости в пьезометре на

высоту, равную скоростному напору. Объясняется это тем, что скорость частиц

жидкости, попадающих в отверстие трубки, уменьшается до нуля, следовательно,

давление увеличивается на величину скоростного напора. Измерив разность

высот подъема жидкости в трубке Пито и пьезометре, легко определить скорость

жидкости в данной точке.

На рис. 3.11 показана схема трубки Пито ― Прандтля для измерения малых

(по сравнению со скоростью звука) скоростей полета.

Рис. 3.11 Схема трубки Пито – Прандтля

Запишем уравнение Бернулли для струйки, которая набегает со скоростью v_о

на трубку в направлении ее оси, а затем растекается по ее поверхности. Для сечений

0―0 (невозмущенный трубкой поток) и 1―1 (где v₁ = 0) получаем:

р₁ = р_о + (3.21)

где ρ ― плотность воздуха.

Давление р₂, воспринимаемое боковыми отверстиями трубки, можно считать

примерно равным давлению невозмущенного потока, т.е. р₂ = р_о. С учетом этого из

формулы (3.17) получаем:

vo = (3.22)

Скорость избегающего потока v_o и есть искомая скорость самолета.