Jak vypočítat rychlost vody na základě tlaku?

V této části použijeme zákon zachování energie na pohyb kapaliny nebo plynu potrubím. S pohybem kapaliny potrubím se často setkáváme v technice a každodenním životě. Vodovodní potrubí zásobuje vodou ve městě domy a místa spotřeby. V automobilech se v přírodě často vyskytuje olej pro mazání, palivo pro motory atd. Pohyb kapaliny potrubím. Stačí říci, že krevní oběh zvířat a lidí je proudění krve trubicemi – krevními cévami Do jisté míry je proudění vody v řekách také typem proudění tekutiny potrubím. Koryto řeky je druh potrubí pro proudící vodu.

Jak je známo, stacionární kapalina v nádobě podle Pascalova zákona přenáší vnější tlak ve všech směrech a do všech bodů objemu beze změny. Když však tekutina proudí bez tření potrubím, jehož průřezová plocha je v různých úsecích různá, není tlak podél potrubí stejný. Pojďme zjistit, proč tlak v pohybující se tekutině závisí na ploše průřezu potrubí. Nejprve se však seznámíme s jednou důležitou vlastností jakéhokoli proudění tekutin.

obr. 1
Předpokládejme, že kapalina protéká vodorovně umístěným potrubím, jehož průřez je na různých místech různý, například potrubím, jehož část je znázorněna na obrázku 1.

Pokud bychom mentálně nakreslili několik úseků podél potrubí, jejichž plochy se rovnají $S_, S_, S_, S_$, a změřili množství kapaliny protékající každým z nich za určité časové období $t$ , pak bychom zjistili, že každou částí proteklo stejné množství kapaliny. To znamená, že veškerá kapalina, která projde první sekcí za čas $t$, projde za stejnou dobu i třetí sekcí, ačkoli její plocha je výrazně menší než ta první. Pokud by tomu tak nebylo a například sekcí o ploše $S_$ prošlo za čas $t$ méně kapaliny než sekcí o ploše $S_$, musela by se přebytečná kapalina někde hromadit. Ale kapalina zaplňuje celou trubku a není kde se hromadit.

Jak může kapalina, která protekla širokým úsekem, za stejnou dobu „protlačit“ úzký úsek? Je zřejmé, že aby k tomu došlo, při průchodu úzkými částmi potrubí musí být rychlost pohybu větší a přesně tolikrát, kolikrát je menší plocha průřezu.

obr. 2
Uvažujme skutečně určitý úsek pohybujícího se sloupce kapaliny, který se v počátečním okamžiku shoduje s jedním z úseků potrubí (obr. 2). V čase $t$ se tato oblast posune o vzdálenost $l$, která se rovná $vt$, kde $v$ je rychlost proudění tekutiny. Objem $V$ kapaliny protékající částí potrubí se rovná součinu plochy této části $S$ a délky $l$:

$V = Sl$ nebo $V = Svt$.

Objem kapaliny $frac$ proteče za jednotku času:

Objem kapaliny protékající za jednotku času průřezem potrubí se rovná součinu plochy průřezu potrubí a rychlosti proudění.

Jak jsme právě viděli, tento objem musí být stejný v různých částech potrubí. Čím menší je tedy průřez potrubí, tím větší je rychlost pohybu.

Jak velké množství kapaliny projde jedním úsekem potrubí za určitou dobu, musí stejné množství kapaliny projít za stejnou dobu kterýmkoli jiným úsekem.

Zároveň se domníváme, že daná hmota kapaliny má vždy stejný objem, že se nemůže stlačovat a zmenšovat svůj objem (o kapalině se říká, že je nestlačitelná). Je například dobře známo, že v úzkých místech řeky je rychlost proudění vody větší než v širokých. Označíme-li rychlost proudění tekutiny v úsecích s plochami $S_, S_, S_, S_$ $v_, v_, v_, v_$, pak můžeme psát:

Z toho je patrné, že když kapalina přechází z části potrubí s větším průřezem do části s menším průřezem, rychlost proudění se zvyšuje, tj. kapalina se pohybuje se zrychlením. A to podle druhého Newtonova zákona znamená, že na kapalinu působí síla. Co je to za sílu?

Tato síla může být pouze rozdílem mezi tlakovými silami v širokých a úzkých částech potrubí. V širokém úseku tedy musí být tlak kapaliny větší než v úzkém úseku potrubí.

Vyplývá to i ze zákona zachování energie. Pokud se totiž zvýší rychlost pohybu tekutiny v úzkých místech potrubí, zvýší se i jeho kinetická energie. A protože jsme předpokládali, že tekutina proudí bez tření, musí být tento nárůst kinetické energie kompenzován poklesem potenciální energie, protože celková energie musí zůstat konstantní. O jaké potenciální energii zde mluvíme? Pokud je potrubí vodorovné, pak je potenciální energie interakce se Zemí ve všech částech potrubí stejná a nemůže se měnit. To znamená, že zůstává pouze potenciální energie elastické interakce. Tlaková síla, která nutí kapalinu proudit potrubím, je elastická kompresní síla kapaliny. Říkáme-li, že kapalina je nestlačitelná, máme na mysli pouze to, že ji nelze stlačit natolik, aby se její objem znatelně změnil, ale nevyhnutelně dojde k velmi malému stlačení způsobujícímu vznik elastických sil. Tyto síly vytvářejí tlak tekutiny. Právě toto stlačení kapaliny se v úzkých částech potrubí snižuje a kompenzuje zvýšení rychlosti. V úzkých oblastech potrubí by proto měl být tlak kapaliny nižší než v širokých oblastech.

Toto je zákon, který objevil petrohradský akademik Daniil Bernoulli:

Tlak proudící tekutiny je větší v těch úsecích proudění, ve kterých je rychlost jejího pohybu menší, a naopak v těch úsecích, kde je rychlost větší, je tlak menší.

Jak se to může zdát zvláštní, když se kapalina „protlačí“ úzkými částmi potrubí, její komprese se nezvyšuje, ale snižuje. A zkušenosti to dobře potvrzují.

obr. 3
Pokud je potrubí, kterým kapalina protéká, opatřeno otevřenými trubičkami do něj zapájenými – tlakoměry (obr. 3), pak bude možné pozorovat rozložení tlaku podél potrubí. V úzkých oblastech potrubí je výška sloupce kapaliny v tlakové trubce menší než v širokých oblastech. To znamená, že v těchto místech je menší tlak. Čím menší je průřez potrubí, tím vyšší je rychlost proudění a nižší tlak. Je samozřejmě možné zvolit úsek, ve kterém je tlak roven vnějšímu atmosférickému tlaku (výška hladiny kapaliny v manometru se pak bude rovnat nule). A pokud vezmeme ještě menší úsek, pak tlak kapaliny v něm bude menší než atmosférický.

obr. 4
Tento proud tekutiny lze využít k odčerpání vzduchu. Na tomto principu funguje tzv. vodní tryskové čerpadlo. Obrázek 4 ukazuje schéma takového čerpadla. Proud vody prochází trubicí A s úzkým otvorem na konci. Tlak vody v otvoru potrubí je nižší než atmosférický tlak. Plyn z čerpaného objemu je proto nasáván trubicí B na konec trubky A a odváděn spolu s vodou.

Vše, co bylo řečeno o pohybu kapaliny potrubím, platí i pro pohyb plynu. Není-li rychlost proudění plynu příliš vysoká a plyn není stlačen natolik, že by se jeho objem měnil, a pokud se navíc zanedbá tření, platí Bernoulliho zákon i pro proudění plynu. V úzkých částech potrubí, kde se plyn pohybuje rychleji, je jeho tlak nižší než v širokých částech a může být nižší než atmosférický tlak. V některých případech dokonce nevyžaduje potrubí.

obr. 5
Můžete udělat jednoduchý experiment. Pokud fouknete na list papíru podél jeho povrchu, jak je znázorněno na obrázku 5, uvidíte, že se papír začne zvedat. K tomu dochází v důsledku poklesu tlaku v proudu vzduchu nad papírem.

Stejný jev nastává, když letí letadlo. Na konvexní horní plochu křídla letícího letadla proudí protiproud vzduchu a díky tomu dochází k poklesu tlaku. Tlak nad křídlem je menší než tlak pod křídlem. To způsobuje zvednutí křídla.

Při výpočtu systémů se průměr (průměr) potrubí určuje z podmínky, že průměrná rychlost chladicí kapaliny v uzavíracích zařízeních, aby se zabránilo vodnímu rázu při uzavírání, by neměla překročit 2 m/s.

Rychlost pohybu chladicí kapaliny v potrubí v závislosti na přípustné hladině zvuku: ne více než 1,5 m/s ve veřejných budovách a prostorách; ne více než 2 m/s v administrativních budovách a prostorách; ne více než 3 m/s v průmyslových budovách a areálech.
(minimální rychlost pohybu vody z podmínky odvodu vzduchu V = 0-2 m/s)

Tepelné energetické jednotky
Určete rychlost vody v potrubí
Rozměry plochých svařovaných přírub GOST 12820-80
Průtok chladicí kapaliny tepelným zatížením
Výpočet regulačního ventilu
Výběr délek šroubů pro přírubové spoje
Ovládací okruhy TOPENÍ
Schémata regulace TUV
Datová rozhraní RS232 RS422 RS485
Podobnosti a rozdíly mezi PPR a RSM

Motorizované regulační ventily pro automatickou regulaci průtoku chladiva a páry v systémech OHŘEV TUV

Regulátory tlaku
Regulátory tlaku pro automatická údržba parametrů systému TOPENÍ a TUV

Automatické regulátory teploty instalované v topných bodech v systémech vytápění, ventilace a zásobování teplou vodou

Regulační hydraulické výtahy RG-XX.B (40s941nzh), ETON Plant For automatizace míchací jednotky TOPNÉ systémy

Měřiče tepla TEM a průtokoměry RSM vyrábí společnost ARVAS, Rep. Bělorusko Měřicí zařízení jsou certifikována v Ruské federaci

Skládací deskové výměníky tepla
Pojďme spočítat výměníky tepla pro systémy vytápění a zásobování teplou vodou

Náš
kontakty

Adresa kanceláře:
111024, Moskva, Aviamotornaya st., 50, budova 1, pokoj. č. 218

Adresa je na zásobníku:
Moskva, Aviamotornaya str., 50, budova 1 Naplánovat: 10.00 – 17.00 (po, st, pá) bez polední přestávky

Obchodní oddělení:
Po-Pá 9:00 – 18:00

My dodáváme inženýrská zařízení pro topná místa (ITP, ústřední topení) obytné budovy a průmyslové objekty s 2016 rok.

Seznam dodávaných produktů zahrnuje: přístroje pro sledování, evidenci a regulaci parametrů v otopných soustavách (ÚT), zásobování teplou a studenou vodou (TUV a studená voda), zařízení pro výrobní procesy.

– uzavírací a regulační ventily (KZR) a regulační ventily (KR) – 2-cestné a 3-cestné;
— regulační výtahy (směšovací jednotky vytápění závislé na počasí);
— regulátory teploty, regulátory;
— regulátory tlaku;
— zařízení pro výměnu tepla;
— měřiče tepla a průtokoměry kapalin;

Společnost dodává spolehlivé certifikovaná zařízení vyrobená v Rusku a Bělorusku, stejně jako zařízení přední evropští výrobci.

Vybíráme zařízení, která mají být nahrazena analogy.

Vybraná zařízení dodáváme dopravními společnostmi do regionů.
Vyzvednutí produktů ze skladu v Moskvě je možné.

Společnost TEPLO-SNAB se bude snažit všechny problémy vyřešit. pro vybavení nebo modernizaci vaší teplárenské stanice.