Механика сплошных сред. Семенов М.В - 37 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

37
Ëåêöèîííûé ýêñïåðèìåíò
 âîäîñòðóéíîì íàñîñå ñòðóÿ æèäêîñòè, âûõîäÿùàÿ ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ
èç ñîïëà, âòÿãèâàåò âîçäóõ èç îêðóæàþùåãî ñîïëî ñîñóäà è âìåñòå ñ ïóçûðüêàìè
âîçäóõà âûõîäèò èç íåãî ÷åðåç âîðîíêó ñ îòâîäÿùåé òðóáêîé (ðèñ. 3.3.6á). Ïðè
ýòîì â ñîñóäå ñîçäàåòñÿ ðàçðåæåíèå, êîòîðîå ìîæíî èçìåðèòü ïðè ïîìîùè
ïîäñîåäèíåííîãî ê íàñîñó âàêóóììåòðà. Äëÿ èñïîëüçóåìîãî â äåìîíñòðàöèè
íàñîñà ýòî ðàçðåæåíèå ïðè ìàêñèìàëüíîì ðàñõîäå âîäû äîñòèãàåò 0,5 àòì. Âîäî-
ñòðóéíûå íàñîñû ïðîñòû ïî óñòðîéñòâó, èìåþò áîëüøóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü,
íå ñîäåðæàò äâèæóùèõñÿ äåòàëåé è ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â ëàáîðàòîðèÿõ, êîãäà
íå òðåáóåòñÿ ñîçäàíèå áîëüøèõ ðàçðåæåíèé.
3.4. Ñòàòè÷åñêîå è äèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå â ïîòîêå æèäêîñòè è ãàçà:
1) òðóáêè Ïèòî è Ïðàíäòëÿ.
 øèðîêóþ ñòåêëÿííóþ òðóáêó, ïî êîòîðîé ìîæíî ïðîïóñêàòü ïîòîê
âîäû, âïàÿíû äâå ìàíîìåòðè÷åñêèå òðóáêè. Ó îäíîé èç íèõ êîíåö îòîãíóò è
íàïðàâëåí â ñòîðîíó íàáåãàþùåãî ïîòîêà – ýòî òðóáêà Ïèòî, – à ó äðóãîé
ïëîñêîñòü ñðåçà íà êîíöå ïàðàëëåëüíà ïîòîêó. Ïðè ïðîïóñêàíèè ïîòîêà âîäû
÷åðåç øèðîêóþ òðóáêó âîäà â ìàíîìåòðè÷åñêèõ òðóáêàõ óñòàíàâëèâàåòñÿ íà
ðàçíûõ óðîâíÿõ, êîòîðûå çàâèñÿò îò ñêîðîñòè v ïîòîêà (ðèñ. 3.4.1). Â òðóáêå
Ïèòî äàâëåíèå íà âõîäå è, ñîîòâåòñòâåííî, âûñîòà ïîäúåìà ñòîëáèêà âîäû
îïðåäåëÿåòñÿ, ñîãëàñíî óðàâíåíèþ Áåðíóëëè, ñóììîé äàâëåíèÿ âíóòðè æèäêî-
ñòè p è “ñêîðîñòíîãî íàïîðà”,
ðàâíîãî
ρv
2
2
, ãäå ρ – ïëîò-
íîñòü æèäêîñòè, à âî âòîðîé
òðóáêå – òîëüêî äàâëåíèåì p,
òàê ÷òî äèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå
áîëüøå ñòàòè÷åñêîãî. Ïîýòîìó
êîìáèíàöèÿ äâóõ òàêèõ ìàíî-
ìåòðè÷åñêèõ òðóáîê, íàçûâàå-
ìàÿ òðóáêîé Ïðàíäòëÿ, ïîçâî-
ëÿåò ïî ðàçíîñòè äàâëåíèé â
íèõ îïðåäåëÿòü ñêîðîñòü ïîòî-
êà æèäêîñòè èëè ãàçà, îáòåêà-
þùåãî òðóáêè. Ðàçíîñòü âûñîò
ïîäúåìà æèäêîñòè â òðóáêàõ çà-
Ðèñ.3.3.6à. Ðèñ.3.3.6á.
Ðèñ.3.4.1.
Ëåêöèîííûé ýêñïåðèìåíò                                                  37




              Ðèñ.3.3.6à.                           Ðèñ.3.3.6á.

       Â âîäîñòðóéíîì íàñîñå ñòðóÿ æèäêîñòè, âûõîäÿùàÿ ñ áîëüøîé ñêîðîñòüþ
èç ñîïëà, âòÿãèâàåò âîçäóõ èç îêðóæàþùåãî ñîïëî ñîñóäà è âìåñòå ñ ïóçûðüêàìè
âîçäóõà âûõîäèò èç íåãî ÷åðåç âîðîíêó ñ îòâîäÿùåé òðóáêîé (ðèñ. 3.3.6á). Ïðè
ýòîì â ñîñóäå ñîçäàåòñÿ ðàçðåæåíèå, êîòîðîå ìîæíî èçìåðèòü ïðè ïîìîùè
ïîäñîåäèíåííîãî ê íàñîñó âàêóóììåòðà. Äëÿ èñïîëüçóåìîãî â äåìîíñòðàöèè
íàñîñà ýòî ðàçðåæåíèå ïðè ìàêñèìàëüíîì ðàñõîäå âîäû äîñòèãàåò 0,5 àòì. Âîäî-
ñòðóéíûå íàñîñû ïðîñòû ïî óñòðîéñòâó, èìåþò áîëüøóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü,
íå ñîäåðæàò äâèæóùèõñÿ äåòàëåé è ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â ëàáîðàòîðèÿõ, êîãäà
íå òðåáóåòñÿ ñîçäàíèå áîëüøèõ ðàçðåæåíèé.

        3.4. Ñòàòè÷åñêîå è äèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå â ïîòîêå æèäêîñòè è ãàçà:
        1) òðóáêè Ïèòî è Ïðàíäòëÿ.
        Â øèðîêóþ ñòåêëÿííóþ òðóáêó, ïî êîòîðîé ìîæíî ïðîïóñêàòü ïîòîê
âîäû, âïàÿíû äâå ìàíîìåòðè÷åñêèå òðóáêè. Ó îäíîé èç íèõ êîíåö îòîãíóò è
íàïðàâëåí â ñòîðîíó íàáåãàþùåãî ïîòîêà – ýòî òðóáêà Ïèòî, – à ó äðóãîé
ïëîñêîñòü ñðåçà íà êîíöå ïàðàëëåëüíà ïîòîêó. Ïðè ïðîïóñêàíèè ïîòîêà âîäû
÷åðåç øèðîêóþ òðóáêó âîäà â ìàíîìåòðè÷åñêèõ òðóáêàõ óñòàíàâëèâàåòñÿ íà
ðàçíûõ óðîâíÿõ, êîòîðûå çàâèñÿò îò ñêîðîñòè v ïîòîêà (ðèñ. 3.4.1). Â òðóáêå
Ïèòî äàâëåíèå íà âõîäå è, ñîîòâåòñòâåííî, âûñîòà ïîäúåìà ñòîëáèêà âîäû
îïðåäåëÿåòñÿ, ñîãëàñíî óðàâíåíèþ Áåðíóëëè, ñóììîé äàâëåíèÿ âíóòðè æèäêî-
ñòè p è “ñêîðîñòíîãî íàïîðà”,
          ρv 2
ðàâíîãî        , ãäå ρ – ïëîò-
           2
íîñòü æèäêîñòè, à âî âòîðîé
òðóáêå – òîëüêî äàâëåíèåì p,
òàê ÷òî äèíàìè÷åñêîå äàâëåíèå
áîëüøå ñòàòè÷åñêîãî. Ïîýòîìó
êîìáèíàöèÿ äâóõ òàêèõ ìàíî-
ìåòðè÷åñêèõ òðóáîê, íàçûâàå-
ìàÿ òðóáêîé Ïðàíäòëÿ, ïîçâî-
ëÿåò ïî ðàçíîñòè äàâëåíèé â
íèõ îïðåäåëÿòü ñêîðîñòü ïîòî-
êà æèäêîñòè èëè ãàçà, îáòåêà-
þùåãî òðóáêè. Ðàçíîñòü âûñîò
                                                Ðèñ.3.4.1.
ïîäúåìà æèäêîñòè â òðóáêàõ çà-