Русская Википедия:Эффект Вентури
Эффект Вентури заключается в падении давления, когда поток жидкости или газа протекает через суженную часть трубы. Этот эффект назван в честь итальянского физика Джованни Вентури (1746—1822).
Обоснование
Эффект Вентури является следствием действия закона Бернулли, которому соответствует уравнение Бернулли, определяющее связь между скоростью v жидкости, давлением p в ней и высотой h, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, над уровнем отсчёта:
- <math>h+\frac{v^{2}}{2g}+\frac{p}{\rho g}=\text{const},</math>
где <math>\rho</math> — плотность жидкости, а <math>g</math> — ускорение свободного падения.
Если уравнение Бернулли записать для двух сечений потока, то будем иметь:
- <math>\frac{v_{1}^{2}}{2}+g h_{1}+\frac{p_{1}}{\rho}=\frac{v_{2}^{2}}{2}+g h_{2}+\frac{p_{2}}{\rho}</math>
Для горизонтального потока средние члены в левой и правой частях уравнения равны между собой, и потому сокращаются, и равенство принимает вид:
- <math>\frac{v_{1}^{2}}{2}+\frac{p_{1}}{\rho}=\frac{v_{2}^{2}}{2}+\frac{p_{2}}{\rho},</math>
то есть при установившемся горизонтальном течении идеальной несжимаемой жидкости в каждом её сечении сумма пьезометрического и динамического напоров будет постоянной. Для выполнения этого условия в тех местах потока, где средняя скорость жидкости выше (то есть, в узких сечениях), её динамический напор увеличивается, а гидростатический напор уменьшается (и значит, уменьшается давление).
Применение
Эффект Вентури наблюдается или используется в следующих объектах:
- в гидроструйных насосах, в частности, в танкерах для продуктов нефтяной и химической промышленности;
- в горелках, которые смешивают воздух и горючие газы в гриле, газовой плите, горелке Бунзена и аэрографах;
- в трубках Вентури — сужающих элементах расходомеров Вентури;
- в расходомерах Вентури;
- в водяных аспираторах эжекторного типа, которые создают небольшие разрежения с использованием кинетической энергии водопроводной воды;
- пульверизаторах (опрыскивателях) для распыления краски, воды или ароматизации воздуха.
- карбюраторах, где эффект Вентури используется для всасывания бензина во входной воздушный поток двигателя внутреннего сгорания;
- в автоматизированных очистителях плавательных бассейнов, которые используют давление воды для собирания осадка и мусора;
- в кислородных масках для кислородной терапии и др.
- в автомобилестроении, в частности, в гоночных автомобилях, для создания аэродинамической прижимной силы с помощью профилированного днища (см. граунд-эффект)
Измерение расхода
Эффект Вентури может быть использован для измерения объёмного расхода <math> Q </math>.
Так как
- <math>
\begin{cases}
Q = v_1A_1 = v_2A_2\\
p_1 - p_2 = \frac{\rho}{2}(v_2^2 - v_1^2) \text{,}
\end{cases}
</math> то
- <math>
Q =
A_1\sqrt{\frac{2\left(p_1 - p_2\right)}{\rho\left(\left(\frac{A_1}{A_2}\right)^2-1\right)}} = A_2\sqrt{\frac{2\left(p_1 - p_2\right)}{\rho\left(1-\left(\frac{A_2}{A_1}\right)^2\right)}} \text{.} </math>
где
- <math>A_1</math> и <math>A_2</math> — площади поперечного сечения потоков, соответственно, в широкой и узкой частях потока;
- <math>p_1</math> и <math>p_2</math> — давления, соответственно, в широкой и узкой частях потока.
См. также
Ссылки
