Гидродинамическая трубка Пито.

Гидродинамическая трубка Пито предназначена для определения местных скоростей (осредненных во времени) в точках живого сечения безнапорного потока жидкости (рис. 27).

Трубка Пито, впервые примененная в 1732 г. французским инженером-гидротехником А. Пито, представляет собой изогнутую под прямым углом трубку, устанавливаемую открытым концом отогнутой части навстречу потоку так, чтобы центр отверстия трубки совпал с точкой потока, в которой определяется скорость движения жидкости. Второй, верхний, конец трубки выводится из потока наружу.

Рис. 27. Гидродинамическая трубка Пито

(а) и эпюра распределения скоростей

(б) в безнапорном потоке жидкости

Чтобы получить формулу скорости, напишем уравнение Бернулли для горизонтальной струйки, находящейся на расстоянии z от дна потока, выбрав сечение струйки так, чтобы сечение I-I находилось в непосредственной близости от входного отверстия трубки, а сечение II-II совпадало с плоскостью входного отверстия трубки. Потерями напора пренебрегаем. За плоскость сравнения принимаем дно потока. Имеем:

(81)

Заметим, что ; =, т.е. жидкость в трубке Пито не движется, а стоит на месте; ; тогда:

; ,

где – глубина погружения трубки Пито от свободной поверхности,м;

–высота подъема жидкости выше уровня свободной поверхности, м.

С учетом замечаний уравнение (81) запишется в следующем виде:

.

Обозначив , получимили

, (82)

Перемещая носик трубки по вертикали в сечении потока, определяют скорость жидкости в различных точках взятой вертикали и получают так называемую эпюру распределения скорости по данной вертикали живого сечения потока (рис. 27, б).

4.5.3. Гидродинамическая трубка Пито - Прандтля.

Гидродинамическая трубка Пито - Прандтля предназначена для измерения скорости течения жидкости в напорных трубопроводах (рис. 28).

Принципиально трубка Пито - Прандтля состоит из двух трубок (рис. 28, а), одна из которых представляет собой обычный пьезометр 1, показывающий пьезометрический напор , а другая – трубка Пито 2, которая измеряет величину полногонапора.

Рис. 28. Гидродинамическая трубка Пито-Прандтля

1 – пьезометр; 2 –трубка Пито.

Разность уровней жидкости в обеих трубках дает величину скоростного напора, по которой и определяется скорость.

4.5.4. Водоструйный насос (эжектор).

Струйный насос – насос трения, в котором одна жидкая среда перемещается внешним потоком другой жидкой среды.

Струйные насосы для нагнетания называются инжекторами, для отсасывания - эжекторами, для подъема – гидроэлеваторами.

Действие струйного насоса основываются на непосредственной передаче кинетической энергии одним потоком (рабочим) другому, имеющему меньшую кинетическую энергию (перекачиваемому - эжектируемому). Рабочая и перекачиваемая (эжектируемая) жидкости могут быть одинаковыми и различными. Струйные насосы, в которых рабочей и эжектируемой жидкостями является вода, называются водоструйными.

Водоструйный насос можно легко получить на основе трубы Вентури, организовав поток жидкости по оси трубы с высокой скоростью. На рис. 29 приведена принципиальная схема водоструйного насоса (эжектора).

В водоструйном насосе рабочий поток с расходом Q_р под большим давлением по трубопроводу 1 с соплом 2 на конце поступает в камеру всасывания 3, сообщенной всасывающим трубопроводом 7 с расходным резервуаром 8. Струя воды, вылетая из сопла 2 с большой скоростью, создает разрежение в камере всасывания 3 и соответственно во всасывающем трубопроводе 7. За счет вакуума из расходного резервуара 8 по всасывающему трубопроводу 7 подсасывается вода в количестве Q (расход эжектируемой – перекачиваемой жидкости).

Рис. 29. Схема водоструйного насоса (эжектора):

1 – трубопровод рабочей жидкости; 2 – сопло; 3 – камера всасывания;

4 – камера смешения; 5 – диффузор; 6 – напорный трубопровод

суммарного потока; 7 - всасывающий трубопровод; 8 – резервуара

расходный; - расход рабочего потока жидкости;- расход

эжектируемой (перекачиваемой) жидкости; - расход общего потока жидкости.

Из камеры смешения 4 общий поток с расходом направляется в диффузор 5, где скорость падает, и создается давление, необходимое для движения жидкости по напорному трубопроводу 6.

Струйные наосы обладают рядом существенных достоинств: простота конструкции, надежность работы, легкость изготовления, небольшие габариты и стоимость, простота эксплуатации.

Недостатком водоструйных насосов является низкий КПД () и относительно большой расход рабочей жидкости, (в раза превышающий расход эжектируемой жидкости).