22 июля 2024

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Эффект Вентури и трубка Пито (видео 16) | Жидкости | Физика

Трубка Пито — Прандтля — прибор для измерения скорости течения жидкости или газа, основанный на одновременном измерении полного и статического давлений в какой либо точке потока.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Изобретённая Пито Г- образная трубка для измерений полного давления текущей жидкости (газа) была усовершенствована немецким инженером механиком Людвигом Прандтлем, который совместил измерение полного и статического давлений в одном приборе.

Трубка Пито — Прандтля (рисунок 3.11) представляет собой две Г-образные трубки, при этом одна трубка размещена внутри другой. Внутренние

полости трубок не сообщаются между собой.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Трубка вставляется в трубопровод, изгибом параллельно потоку и желательно соосно оси трубопровода.

Центральная трубка имеет торцевое отверстие, в результате чего воспринимает полное давление в трубопроводе равное сумме динамического (зависимого от скорости потока) и статического давления трубопровода.

Внешняя трубка имеет отверстия на боковой поверхности и служит для отбора только статического (гидростатического) давления Pj.

Довольно часто на производстве трубку Пито — Прандтля называют просто трубкой Пито. Это неправильно, так как с помощью трубки Пито невозможно измерить перепад давлений, а значит и расход, так как она не измеряет статическое давление в трубопроводе отдельно от динамического

Давление Pi, воспринимаемое центральной трубкой через отверстие в торце, равно сумме динамического Рдин и статического Рст давлений среды.

Скорость в точке установки трубки Пито — Прандтля равна:

где: рж плотность жидкости, которой заполнен стклянный манометр; р — плотность измеряемой жидкости.

Концы трубок, как правило, подсоединяются к дифференциальному манометру.Трубка Пито — Прандтля достаточно редко применяется в системах технического учета потребления энергоносителей. В коммерческих узлах учета она не применяется вовсе. Это связано с высокой погрешностью измерения, достигающей 5% и узким диапазоном измеряемых расходов (в лучшем случае минимально возможный измеряемый расход связан с максимальным измеряемым расходом соотношением 1:10).

На рисунке 3.11 показан общий вид трубки Пито — Прандтля а)и её расположение в трубопроводе б).

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рисунок 3.11 — Общий вид трубки Пито — Прандтля а) и её расположение в трубопроводе б)

  • 1 — отбор суммы давлений дин + Рст); 2 — отбор давления Рст;
  • 3 — боковое отверстие для измерения статического давления в трубопроводе; 4 — Торцовое отверстие для измерения суммы давлений дин + Рст).

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Видео: Трубка Пито, трубка Прандтля Скачать

Трубка Пито, трубка Прандтля

Практическое применение уравнения Бернулли

Уравнение Бернулли имеет широкое применение во многих гидравлических расчетах и для объяснения многих гидравлических явлений. В частности, оно может быть использовано при измерении давления и скорости движущейся жидкости. Для измерения давления используется пьезометр (прямая трубка на рис. 4.31). Для измерения скорости совместно с пьезометром используется трубка Пито – трубка полного напора. Она представляет собой трубку, изогнутую под прямым углом и установленную навстречу потоку.

Читать статью  Как сделать расчет диаметра трубы для отопления – примеры для разных систем

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.31. Схема определения скорости течения жидкости с помощью пьезометра и трубки Пито

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Уровень жидкости в пьезометре равен

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Разность уровней в пьезометре и в трубке полного напора будет равна скоростному напору

Действительно, запишем уравнение Бернулли для точек А и В:

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Так как Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, то Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, где

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

– высота жидкости в трубке полного напора;

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

– высота жидкости в пьезометре.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

За счет вязкости жидкости и других отклонений от идеального случая преобразования энергии обычно Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, поэтому, чтобы не получать пониженных значений скоростей, вводится коэффициент Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, определяемый для каждой трубки опытным путем:

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Видео: Трубка Пито и скоростной напор Скачать

Трубка Пито и скоростной напор

Трубка Пито – Прандтля

Дальнейшим усовершенствованием трубки Пито является трубка Пито – Прандтля. В этом приборе объединяются трубка Пито и пьезометр (рис. 4.32). Роль трубки Пито здесь выполняет трубка 2 (она направлена навстречу потоку), а пьезометра – трубка 1 (отверстия в этой трубке находятся параллельно направлению потока).

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.32. Трубка Пиго – Прандтля

Пусть в сечении I имеем давление и скорость набегающего потока р и и. В сечении II давление на входе в трубку 2 равноПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения(скоростьПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравненияздесь равна нулю). Записывая уравнение Бернулли для сечений I и II и учитывая, чтоПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, получаем

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

(4.25)

Для определенияПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнениявоспользуемся формулой гидростатического давленияПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения(см. параграф 3.6).

Применяя эту формулу для точек А и D, получаем

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

гдеПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения– удельный вес ртути;Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения– удельный вес газа, скорость которого измеряется.

Так как при равновесии давление в точках А и D одинаково, то

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Учитывая, что получаем

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Подставляя последнее соотношение в формулу (4.25), находим

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Для каждой отдельной трубки вводится некоторый коэффициент, определяемый опытным путем. Поэтому формула для определения скорости потока принимает вид

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Видео: Часть 32. Как правильно проводить измерения в вентиляционных системах Скачать

Часть 32. Как правильно проводить измерения в вентиляционных системах

Трубка Вентури, сопло, диафрагма

В промышленных условиях для измерения расхода жидкостей применяются трубки Вентури, сопла и диафрагмы. Более подробно рассмотрим трубку Вентури (рис. 4.33). Трубка Вентури создаст в трубопроводе местное сужение потока и по возникающему перепаду давлений Δр можно определить расход жидкости.

Для сечений I и II запишем уравнение Бернулли (считая распределение скоростей равномерным)

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

где Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения– потеря напора между сечениями I и II, Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения; Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения– коэффициент местных потерь (см. параграф 6.15). Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости имеет вид Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Отсюда

ПодставляяПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения,Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, и Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравненияв уравнение Бернулли и выражаяПринцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения, получаем

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.33. Трубка Вентури

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.34. Схема распределения скоростей и давлений в трубке Вентури с дифференциальным трубным манометром

Объемный расход будет определяться по формуле

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

(4.26)

где С – величина, постоянная для данного расходомера (трубки Вентури).

Довольно часто вместо пьезометров для измерения перепада давления в расходомере применяют дифференциальный трубный манометр (рис. 4.34).

Учитывая, что над ртутью в трубках находится одна и та же жидкость плотностью ρ, можно записать

Читать статью  Промышленная адсорбция – эффективная технология сухой очистки газов от химических примесей

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

(4.27)

Значения Δh, полученные по формуле (4.27), можно использовать для определения расхода по формуле (4.26).

Аналогично для измерения расхода могут быть использованы диафрагмы (рис. 4.35) и сопла (рис. 4.36).

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.35. Диафрагма

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Рис. 4.35. Сопло

Видео: Ответы на вопросы об измерениях в вентиляционных системах с помощью трубки Пито Скачать

Ответы на вопросы об измерениях в вентиляционных системах с помощью трубки Пито

Принцип работы трубки пито

Что такое трубка Пито – метрологический аппарат для измерения располагаемого (полного) и статического давления, массового расхода движущегося газа (воздуха) или жидкости и скорости движения в трубе. Назвали ее в честь ее изобретателя инженера-конструктора из Франции Анри Пито. Внутри трубка Пито полая и выгнутая под углом 90 градусов.

Самым простым вариантом данного прибора является Г-образный трубчатый корпус, часть которого погружается в закрытую полость трубопровода. Монтируется в трубопровод открытым концом навстречу потоку газа или жидкости, как показано на рисунке 1.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Видео: Парадокс сужающейся трубы Скачать

Парадокс сужающейся трубы

Принцип работы трубки Пито

В начальной стадии работы трубка Пито заполняется движущейся жидкостью или газом. Соответственно, поток, входящий в трубку Пито и вертикальную трубку, создаст некое давление, которое будет контролироваться с помощью манометров, установленных на свободных концах трубок.

По разности давлений измерительных приборов или разности высот поднятия жидкости в трубках судят о полном напоре жидкости, протекающей в трубе, его непосредственно скорости, а также расхода. Таким образом, в основу принципа измерения положен принцип дифференциальной разности давления.

Видео: ⚡ Для чего манометру такая изогнутая трубка? Скачать

⚡ Для чего манометру такая изогнутая трубка?

Как работает трубка Пито

Представим, что жидкость под каким-то неизвестным давлением течет по трубе, как изображено на рисунке 2.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Соответственно, в первой А манометрической трубке (слева) со свободным выходом жидкость поднимется вверх до определенной отметки — hs. В случае подсоединения манометра к свободному концу, он покажет давление, которое жидкость оказывает на стенки трубопровода. Данная величина устанавливает: на сколько статическое давление жидкости больше атмосферного.

Необходимо отметить, что отверстие монтируется в трубопроводе в строгой перпендикулярности во избежание большой погрешности измерения. Это значит, что давление измеренное в трубке А не зависит от скорости потока жидкости.

Вторая же трубка В формой Г является напорной и опущена в жидкость – навстречу движущемуся потоку. Газ или жидкость, движущаяся с определенной скоростью, будет заполнять полость трубки. К свободному концу трубки также присоединим контрольно-измерительный прибор – манометр. Входящий поток жидкости, ударяясь о стенки внутри трубки, будет создавать определенное давление, контролируемое манометром с другой стороны.

Уровень жидкости в манометрической трубке В ht будет состоять из 2-х складывающихся физических величин: статического напора и напора, который создается скоростным движением потока. Скоростной напор определяется разностью уровней в трубках h=ht-hs.

Таким образом, мы имеем две абсолютно разные величины измеренного давления вертикальной трубкой и трубкой Пито. В этом и состоит основной принцип работы трубки Пито, в частности, сумма статического и скоростного напоров составит величину полного напора жидкости в трубе. А для нахождения расхода жидкости в данном сечении трубопровода берется разность двух этих физических величин.

Читать статью  Скорость потока жидкости в трубе формула

Видео: Принцип работы осредняющей напорной трубки Annubar Rosemount Скачать

Принцип работы осредняющей напорной трубки Annubar Rosemount

Устройство трубки Пито

Устройство трубки Пито очень простое. Состоит из двух трубок — первой прямой пустотелой, которая называется пьезометром, и второй выгнутой также пустотелой. Эти трубки монтируются в один корпус, в котором находится исследуемая жидкость или газ. В практическом использовании все изготавливаемые трубки имеют свои поправочные коэффициенты на потерю энергии и разность расположения трубок.

На рисунке 3 изображено устройство трубки Пито.

Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения

Трубки с наконечниками и насадками изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х или латуни марки Л-59. Все соединения трубок с насадками и наконечниками, как правило, выполняются пайкой для точной герметизации относительно окружающего воздуха.

Видео: Пульсирующая тепловая трубка Скачать

Пульсирующая тепловая трубка

Основные характеристики трубки Пито

Данное устройство идеально подходит для измерения давлений и расходов в одной агрегатной фазе. Особым условием правильной и надежной эксплуатации, в том числе достоверности показаний контрольно-измерительных приборов является то, что трубопровод, а именно его поперечное сечения должно быть полностью заполнено жидкостью, в противном случае прибор будет выдавать неправильные показания.

Калибровка точности показаний прибора состоит из самых простых измерений геометрических ее размеров и применение корректирующих коэффициентов.

К основным характеристиками устройства Пито относятся следующие:

  • простота монтажа и сравнительно небольшие финансовые вложения на установку прибора и его обслуживание;
  • высокая точность измерений в течение длительной эксплуатации;
  • невысокие потери в сравнении с другими приборами для определения расхода для движущегося потока жидкости или газа;
  • в отдельных конструкциях имеется возможность телескопического выдвижения трубки в вертикальном направлении.

Видео: Принцип действия деформационного манометра с трубкой Бурдона Скачать

Принцип действия деформационного манометра с трубкой Бурдона

Достоинства и недостатки аппарата Пито

К преимуществам трубки Пито относятся:

  • простота в изготовлении;
  • конструктивная прочность. Трубка Пито изготавливается из твердых материалов: никелированной латуни или нержавеющей стали;
  • хорошо подходят к измерению высоких скоростей жидкостей или газов (воздуха) даже при высоких температурах до 800 градусов по Цельсию;
  • имеют несколько модификаций: стационарных (непосредственно установленных на трубопровод, газоход в месте измерений) и переносных, вставляемых через специальные штуцера – для измерений расхода и давления газа (воздуха).

К недостаткам можно отнести:

  • очень высокая восприимчивость к засорениям трубок твердыми и грубодисперсными примесями и частицами, присутствующими в жидкости или газе;
  • возможность использования ограничена в тех местах, где очень важно не создавать большого гидравлического или аэродинамического сопротивления движущемуся навстречу потоку жидкости или газа;
  • качество и точность показаний измеренной величины напрямую зависит от температуры жидкости (газа) и ориентации трубки в пространстве трубы.

Широкое применение прибор трубка Пито нашел в различных отраслях промышленности, к примеру — в авиационном строении применяется в качестве приемников потоков воздуха для определения скорости полета и его высоты.

Видео: Принцип действия расходомера основанного на перепаде давления Скачать

https://all-equa.ru/articles/printsip-deystviya-trubki-pito-prandtlya-osnovan-na-primenenii-uravneniya/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *