Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Трубка Вентури
Устройство для замера расхода или скорости жидкостей и газов в трубопроводах

Анимация

Описание

 
Трубка Вентури - трубка переменного сечения. С случае наличия щели на месте сужения представляет собой устройство для замера расхода или скорости жидкостей и газов в трубопроводах. Предложена итальянским ученым Дж. Вентури. Основана на эффекте Вентури.
Эффект Вентури заключается в возникновении разности давлений при протекании несжимаемой жидкости через трубу переменного сечения (рис.1).
Эффект Вентури
Рис.1
Эффект Вентури может быть выведен напрямую из уравнения Бернулли и уравнения непрерывности. Скорость потока должна увеличиваться, чтобы удовлетворить уравнению непрерывности, в то время как давление должно уменьшаться вследствие закона сохранения энергии: рост кинетической энергии поддерживается понижением давления или силы градиента давления.
В соответствии с рис.1, используя уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости можно получить выражение для разности давлений Δp:
p2 - p1 = ρ(v22 - v12)/2.
Используя эффект Вентури можно определить объемную скорость потока для трубки Вентури.
Так как
Тогда
 

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Используемые естественнонаучные эффекты

Рост толщины пограничного слоя с ростом скорости (Рост толщины пограничного слоя с ростом скорости)
Ламинарное течение в пограничном слое (Ламинарное течение в пограничном слое)
Объемный расход жидкости или газа (Объемный расход)
Течение идеальной жидкости (Идеальная жидкость)
Движение жидкости в пограничном слое (Движение жидкости в пограничном слое)
Газодинамическая функция (Газодинамическая функция)
Течение вязкой жидкости или газа, характеризующееся упорядоченным движением частиц (Ламинарное течение жидкости или газа)
Течение вязкой несжимаемой жидкости (Течение вязкой несжимаемой жидкости)

 

Разделы естественных наук используемых естественнонаучных эффектов

3Погранслой
8Общие вопросы газо- и гидродинамики
2Дозвуковое обтекание незакрепленных тел жидкостью и газом
2Дозвуковые течения жидкости и газа в отсутствии незакрепленных обтекаемых тел

 

Применение эффекта

Эффект Вентури может наблюдаться или использоваться в следующем:
- капиллярах человеческой сердечно-сосудистой системы, где он указывает на регургитацию крови при недостаточности аортального клапана,
- крупных городах, где он ответственнен за эффект, связанные с ветром между зданиями,
- респираторах, в которых смешиваются воздух и огнеопасные жидкости,
- паровых сифонах, использующих кинетическую энергию пара для создания частичного вакуума,
- карбюраторах,
- промышленных пылесосах,
- газовых эжекторах
и т.д.
 

Реализации эффекта

Способ определения расхода основан на имерении разности давлений. Трубка Вентури представляет собой сужение трубопровода, в котором скорость возрастает, а давление, соответственно, уменьшается. Если через p1,2 , d1,2, v1,2  обозначить давление (измеряется с помощью дифференциального монометра), диаметр и скорость в широкой и узкой частях трубы, то средняя скорость v1 выражается формулой:
(v1)2 = 2(p1 - p2) / ρ( (d1/d2)4-1)
По средней скорости определяется расход воды.

Трубка Вентури используется для смешивания химических концентратов с водой. Скорость входящей водяной струи ограничивается размером насадки, скорость выходящей водяной струи снижается за счет нижней части трубки Вентури в форме перевернутой воронки. Результатом является создания вакуума в средней части, где химический концентрат вводится в струю воды. Количество концентрата может регулироваться за счет установки различных насадок, которые ограничивают подачу концентрата в водяную струю. Для такого устройства не требуется внешней энергии, аккумуляторов, насосов или пневматических устройств; оно работает на обычных напорных линиях, которые установлены в большинстве зданий и сооружений.

 

Важным явлением, возникающим вследствие ветрового воздействия на здание является эффект трубки Вентури. Этот эффект представляет собой ускорение ламинарного воздушного потока при прохождении через плавное сужение, что приводит к снижению давления в зоне сужения. Эффект Вентури может возникать при прохождении воздушного потока между двумя высотными зданиями, расположенными достаточно близко друг от друга, поэтому при проектировании высотного здания требуется учет не только его аэродинамики, но и прилегающей городской застройки.
Эффект Вентури может быть использован при проектировании вытяжной вентиляции. Например, для того, чтобы переместить нейтральную зону как можно ближе к уровню крыши, создатели здания «RWE AG» (127 м) в Эссене, Германия, разместили над вытяжной шахтой выпуклый диск специально подобранной формы (рис. 1). Благодаря эффекту Вентури над вытяжной шахтой создается разрежение, что позволяет сместить нейтральную зону ближе к уровню кровли и более эффективно удалять загрязненный воздух из здания (рис. 2).
Здание «RWE AG» (127 м), Эссен, Германия
Рис.1
Сдвиг нейтральной зоны за счет эффекта Вентури
Рис.2
Естественная вентиляция, обусловленная гравитационными силами, приводит к образованию нейтральной зоны вблизи средней части шахты независимо от разности температур воздуха в шахте и наружного воздуха. Это может привести к тому, что загрязненный вытяжной воздух будет поступать в помещения верхних этажей.
Для того, чтобы сместить нейтральную зону как можно ближе к уровню крыши здания, необходимо увеличить длину шахты.

Литература

1. Физическая энциклопедия. под ред. Прохорова А.М. - М.: Советская энциклопедия. 1988.

2. Большой энциклопедический словарь. Гл. ред. А.М. Прохоров. - М.:Большая Российская энциклопедия. 1999.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина