Некоторые практические приложения уравнения Бернулли

Для определения скоростей и расходов жидкостей в промышленной практике обычно применяются дроссельные приборы и пневмометрические трубки. Принцип работы пневмометрических трубок (трубки Пито–Прандтля) (рис. 3.9) основан на определении пьезометрического и динамического напоров. Для этого конец одной трубки загнут навстречу потоку жидкости в трубопроводе и уровень жидкости в ней показывает сумму пьезометрического и скоростного напоров. В прямых вертикальных трубках жидкость поднимается на высоту, отвечающую гидростатическому давлению в точках их погружения. Разность уровней жидкости в трубках выражает скоростной напор в точке сечения, лежащей на оси трубы.

Разность уровней жидкости в трубке удобнее измерять при помощи дифференциального манометра. Его U–образная трубка заполнена ра-бочей жидкостью, которая не смешивается с исследуемой и имеет зна-чительно большую плотность, например, вода или спирт – при работе с газами, или ртуть – при работе с капельными жидкостями. Это позволяет измерять значительные перепады давлений при относительно небольшой высоте прибора.

По результатам измерений

находят максимальную скорость жидкости вдоль оси трубопровода:

.

При использовании дифманометра

,

где  – разность уровней жид­кости в U–образной трубке, м; r_ж, r_ср – плотность рабочей жидкости и исследуемой среды соответственно, кг/м³.

При движении жидкости в открытом русле устанавливают только пьезометр с загнутым навстречу потоку концом, и высота столба жид­кости над свободной поверхностью соответствует скоростному напору . Зная среднюю скорость и площадь сечения, находят расход .

Более широко распространено определение скоростей и расходов жидкостей с помощью дроссельных приборов, прин­цип работы которых основан на измерении перепада давлений при изменении поперечного сечения трубопровода.

При искусственном сужении сечения потока скорость и, соответственно, кинетическая энергия потока в нем возрастают, что приводит к уменьшению потенциальной энергии давления в этом сечении. Поэтому, измерив дифференциальным манометром перепад давления между сечением трубопровода до его сужения и сечением в самом сужении (или вблизи него), можно вычислить изменение скорости между сечениями, а по нему – скорость и расход жидкости.

Рис. 3.10. Труба Вентури

В качестве дроссельных приборов используют мерные диафрагмы, сопла и трубы Вентури. Мерная диафрагма представляет собой тонкий диск с отверстием круглого сечения, центр которого расположен на оси трубы. Мерное сопло является насадком, имеющим плавный закругленный вход и цилиндрический выход. Труба Вентури имеет постепенно сужающееся сечение, которое затем расширяется до первоначального размера (рис. 3.10). Вследствие такой формы трубы Вентури потеря давления в ней меньше, чем в диафрагмах или соплах. Вместе с тем длина трубы Вентури очень велика по сравне­нию с толщиной диафрагмы или сопла.