3. Уравнение Бернулли для реальной и идеальной жидкости (без вывода) и его физическая сущность.
Энергетический баланс потока характеризуется уравнением Бернулли. Закон сохранения энергии при движении жидкостей и газов в общем виде можно сформулировать следующим образом: изменение полной энергии объема жидкости (газа) во времени равно сумме работ в единицу времени (внешних массовых и поверхностных сил, приложенных к этому объему и его поверхности), сложенной с отнесенным к единице времени количеством теплоты, подведенным извне [9].
Уравнение, выражающее энергетический баланс движущейся идеальной жидкости, называется уравнением Бернулли:
,
(1.49)
[10]
где 
выражает
потенциальную энергию положения жидкости
и называется геометрическим напором,
м;
выражает
потенциальную энергию давления жидкости,
м;
Энергия давления
может быть измерена при помощи вертикальной
пьезометрической трубки. Под действие
давления жидкость поднимается в трубке
на высоту
,
которая называется статистическим или
пьезометрическим напором.
выражает
удельную кинетическую энергию движущейся
жидкости, м. Этот член, называемый
скоростным или динамическим напором
равен высоте, на которую может подняться
струя жидкости, вытекающей вертикально
вверх с начальной скоростью
.
Таким образом, согласно уравнению Бернулли, при движении идеальной жидкости сумма геометрического, пьезометрического и скоростного напора во всех сечениях потока является постоянной величиной.
Уравнение, выражающее энергетический баланс движущейся реальной жидкости, называется уравнением Бернулли:
,
(1.50)
[10]
где 
-
потерянный напор, м.
Таким образом, при установившемся движении реальной жидкости сумма геометрического, пьезометрического, скоростного и потерянного напоров в любом сечении потока является величиной постоянной.
4. Два режима движения жидкости.
При расчёте технологических процессов, связанных с движением газов и жидкостей, необходимо учитывать характер движения потока.
Структуру потока в трубах изучали многие исследователи. Уже в 1839 г. Гаген заметил, что скорость и расход воды в трубах малого диаметра (1,4—3 мм) при постоянном уровне в напорном баке существенно зависят от температуры. Более обширные аналогичные опыты по изучению крови в капиллярных сосудах провел в 1841 г. Пуазейль. Окончательно удалось выяснить причины изменения структуры .потока в трубах в 1883 г. Рёйнольдсу.
Английский учёный О. Рейнольдс проделал опыты, суть которых сводилась к тому, что в поток жидкости в прозрачной трубе он добавлял тонкую струйку подкрашенной жидкости.
Режимы течения жидкости изучались Рейнольдсом на установке, схема которой изображена на рисунке 14. К сосуду 1, в котором поддерживается постоянный уровень воды, присоединена горизонтальная стеклянная труба 2. В эту трубу по ее оси через капиллярную трубку 3 вводится .тонкая струйка той же,, но окрашенной жидкости.
Схема лабораторной установки
1—сосуд; 2—труба; 3—трубка
рисунок 14
При небольшой скорости жидкости ( и малом диаметре трубопровода) в трубе 2 окрашенная струйка располагается горизонтально и, не размываясь, достигает конца трубы. Такое течение называется ламинарным(от латинского слова lamina — полоска, пластинка). или слоистым (вязким). Все частицы жидкости движутся параллельно и прямолинейно. При ламинарном течении в изотермическом потоке нет обмена массой между элементарными струйками.
Если скорость жидкости в трубе 2 увеличивать, то с некоторого предела окрашенная струйка приобретает волнообразное движение, а затем начинает размываться, смешиваясь с основной массой жидкости. Это объясняется тем, что отдельные частицы жидкости движутся уже не параллельно одна другой и оси трубы, а перемешиваются и лишь общее движение потока отвечает его направлению. Для данного режима движения характерно наличие пульсаций скоростей и давления, что обусловливает энергичное перемешивание жидкости в объеме. Такое движение называется турбулентным (от латинского слова turbulentus —. вихревой).
Для установления потока при ламинарном течении скорость постоянна в каждой точке жидкости, а при турбулентном течении колеблется около некоторого среднего значения. Распределение скоростей по поперечному сечению трубопровода при ламинарном течении происходит по параболе, причём средняя скорость потока составляет 0,5 от максимальной (по оси потока). При турбулентном течении изменение скоростей в поперечном сечении трубопровода идёт по более пологой кривой и средняя скорость составляет 0,8 – 0,9 от максимальной.