Принцип действия трубки пито прандтля основан на применении уравнения (8 видео)

Трубка Пито — Прандтля

Трубка Пито — Прандтля — прибор для измерения скорости течения жидкости или газа, основанный на одновременном измерении полного и статического давлений в какой либо точке потока.

Изобретённая Пито Г- образная трубка для измерений полного давления текущей жидкости (газа) была усовершенствована немецким инженером механиком Людвигом Прандтлем, который совместил измерение полного и статического давлений в одном приборе.

Трубка Пито — Прандтля (рисунок 3.11) представляет собой две Г-образные трубки, при этом одна трубка размещена внутри другой. Внутренние

полости трубок не сообщаются между собой.

Трубка вставляется в трубопровод, изгибом параллельно потоку и желательно соосно оси трубопровода.

Центральная трубка имеет торцевое отверстие, в результате чего воспринимает полное давление в трубопроводе равное сумме динамического (зависимого от скорости потока) и статического давления трубопровода.

Внешняя трубка имеет отверстия на боковой поверхности и служит для отбора только статического (гидростатического) давления Pj.

Довольно часто на производстве трубку Пито — Прандтля называют просто трубкой Пито. Это неправильно, так как с помощью трубки Пито невозможно измерить перепад давлений, а значит и расход, так как она не измеряет статическое давление в трубопроводе отдельно от динамического

Давление Pi, воспринимаемое центральной трубкой через отверстие в торце, равно сумме динамического Р_дин и статического Р_ст давлений среды.

Скорость в точке установки трубки Пито — Прандтля равна:

где: р_ж — плотность жидкости, которой заполнен стклянный манометр; р — плотность измеряемой жидкости.

Концы трубок, как правило, подсоединяются к дифференциальному манометру.Трубка Пито — Прандтля достаточно редко применяется в системах технического учета потребления энергоносителей. В коммерческих узлах учета она не применяется вовсе. Это связано с высокой погрешностью измерения, достигающей 5% и узким диапазоном измеряемых расходов (в лучшем случае минимально возможный измеряемый расход связан с максимальным измеряемым расходом соотношением 1:10).

На рисунке 3.11 показан общий вид трубки Пито — Прандтля а)и её расположение в трубопроводе б).

Рисунок 3.11 — Общий вид трубки Пито — Прандтля а) и её расположение в трубопроводе б)

1 — отбор суммы давлений (Р_дин + Р_ст); 2 — отбор давления Р_ст;
3 — боковое отверстие для измерения статического давления в трубопроводе; 4 — Торцовое отверстие для измерения суммы давлений (Р_дин + Р_ст).

Содержание

Практическое применение уравнения Бернулли
Трубка Пито – Прандтля
Трубка Вентури, сопло, диафрагма
Принцип работы трубки пито
Принцип работы трубки Пито
Как работает трубка Пито
Устройство трубки Пито
Основные характеристики трубки Пито
Достоинства и недостатки аппарата Пито
Видео: трубка пито и скоростной напор
🎬 Видео

Видео:Эффект Вентури и трубка Пито (видео 16) | Жидкости | ФизикаСкачать

Практическое применение уравнения Бернулли

Уравнение Бернулли имеет широкое применение во многих гидравлических расчетах и для объяснения многих гидравлических явлений. В частности, оно может быть использовано при измерении давления и скорости движущейся жидкости. Для измерения давления используется пьезометр (прямая трубка на рис. 4.31). Для измерения скорости совместно с пьезометром используется трубка Пито – трубка полного напора. Она представляет собой трубку, изогнутую под прямым углом и установленную навстречу потоку.

Рис. 4.31. Схема определения скорости течения жидкости с помощью пьезометра и трубки Пито

Уровень жидкости в пьезометре равен

Разность уровней в пьезометре и в трубке полного напора будет равна скоростному напору

Действительно, запишем уравнение Бернулли для точек А и В:

Так как , , , то , где

– высота жидкости в трубке полного напора;

– высота жидкости в пьезометре.

За счет вязкости жидкости и других отклонений от идеального случая преобразования энергии обычно , поэтому, чтобы не получать пониженных значений скоростей, вводится коэффициент , определяемый для каждой трубки опытным путем:

Видео:Трубка Пито, трубка ПрандтляСкачать

Трубка Пито – Прандтля

Дальнейшим усовершенствованием трубки Пито является трубка Пито – Прандтля. В этом приборе объединяются трубка Пито и пьезометр (рис. 4.32). Роль трубки Пито здесь выполняет трубка 2 (она направлена навстречу потоку), а пьезометра – трубка 1 (отверстия в этой трубке находятся параллельно направлению потока).

Рис. 4.32. Трубка Пиго – Прандтля

Пусть в сечении I имеем давление и скорость набегающего потока р и и. В сечении II давление на входе в трубку 2 равно(скоростьздесь равна нулю). Записывая уравнение Бернулли для сечений I и II и учитывая, что, , получаем

(4.25)

Для определениявоспользуемся формулой гидростатического давления(см. параграф 3.6).

Применяя эту формулу для точек А и D, получаем

где– удельный вес ртути;– удельный вес газа, скорость которого измеряется.

Так как при равновесии давление в точках А и D одинаково, то

Учитывая, что получаем

Подставляя последнее соотношение в формулу (4.25), находим

Для каждой отдельной трубки вводится некоторый коэффициент, определяемый опытным путем. Поэтому формула для определения скорости потока принимает вид

Видео:Трубка Пито и скоростной напорСкачать

Трубка Вентури, сопло, диафрагма

В промышленных условиях для измерения расхода жидкостей применяются трубки Вентури, сопла и диафрагмы. Более подробно рассмотрим трубку Вентури (рис. 4.33). Трубка Вентури создаст в трубопроводе местное сужение потока и по возникающему перепаду давлений Δр можно определить расход жидкости.

Для сечений I и II запишем уравнение Бернулли (считая распределение скоростей равномерным)

где – потеря напора между сечениями I и II, ; – коэффициент местных потерь (см. параграф 6.15). Уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости имеет вид .

Отсюда

Подставляя,, и в уравнение Бернулли и выражая, получаем

Рис. 4.33. Трубка Вентури

Рис. 4.34. Схема распределения скоростей и давлений в трубке Вентури с дифференциальным трубным манометром

Объемный расход будет определяться по формуле

(4.26)

где С – величина, постоянная для данного расходомера (трубки Вентури).

Довольно часто вместо пьезометров для измерения перепада давления в расходомере применяют дифференциальный трубный манометр (рис. 4.34).

Учитывая, что над ртутью в трубках находится одна и та же жидкость плотностью ρ, можно записать

(4.27)

Значения Δh, полученные по формуле (4.27), можно использовать для определения расхода по формуле (4.26).

Аналогично для измерения расхода могут быть использованы диафрагмы (рис. 4.35) и сопла (рис. 4.36).

Рис. 4.35. Диафрагма

Рис. 4.35. Сопло

Видео:Часть 32. Как правильно проводить измерения в вентиляционных системахСкачать

Принцип работы трубки пито

Что такое трубка Пито – метрологический аппарат для измерения располагаемого (полного) и статического давления, массового расхода движущегося газа (воздуха) или жидкости и скорости движения в трубе. Назвали ее в честь ее изобретателя инженера-конструктора из Франции Анри Пито. Внутри трубка Пито полая и выгнутая под углом 90 градусов.

Самым простым вариантом данного прибора является Г-образный трубчатый корпус, часть которого погружается в закрытую полость трубопровода. Монтируется в трубопровод открытым концом навстречу потоку газа или жидкости, как показано на рисунке 1.

Видео:Принцип работы осредняющей напорной трубки Annubar RosemountСкачать

Принцип работы трубки Пито

В начальной стадии работы трубка Пито заполняется движущейся жидкостью или газом. Соответственно, поток, входящий в трубку Пито и вертикальную трубку, создаст некое давление, которое будет контролироваться с помощью манометров, установленных на свободных концах трубок.

По разности давлений измерительных приборов или разности высот поднятия жидкости в трубках судят о полном напоре жидкости, протекающей в трубе, его непосредственно скорости, а также расхода. Таким образом, в основу принципа измерения положен принцип дифференциальной разности давления.

Видео:Парадокс сужающейся трубыСкачать

Как работает трубка Пито

Представим, что жидкость под каким-то неизвестным давлением течет по трубе, как изображено на рисунке 2.

Соответственно, в первой А манометрической трубке (слева) со свободным выходом жидкость поднимется вверх до определенной отметки — hs. В случае подсоединения манометра к свободному концу, он покажет давление, которое жидкость оказывает на стенки трубопровода. Данная величина устанавливает: на сколько статическое давление жидкости больше атмосферного.

Необходимо отметить, что отверстие монтируется в трубопроводе в строгой перпендикулярности во избежание большой погрешности измерения. Это значит, что давление измеренное в трубке А не зависит от скорости потока жидкости.

Вторая же трубка В формой Г является напорной и опущена в жидкость – навстречу движущемуся потоку. Газ или жидкость, движущаяся с определенной скоростью, будет заполнять полость трубки. К свободному концу трубки также присоединим контрольно-измерительный прибор – манометр. Входящий поток жидкости, ударяясь о стенки внутри трубки, будет создавать определенное давление, контролируемое манометром с другой стороны.

Уровень жидкости в манометрической трубке В ht будет состоять из 2-х складывающихся физических величин: статического напора и напора, который создается скоростным движением потока. Скоростной напор определяется разностью уровней в трубках h=ht-hs.

Таким образом, мы имеем две абсолютно разные величины измеренного давления вертикальной трубкой и трубкой Пито. В этом и состоит основной принцип работы трубки Пито, в частности, сумма статического и скоростного напоров составит величину полного напора жидкости в трубе. А для нахождения расхода жидкости в данном сечении трубопровода берется разность двух этих физических величин.

Видео:Ответы на вопросы об измерениях в вентиляционных системах с помощью трубки ПитоСкачать

Устройство трубки Пито

Устройство трубки Пито очень простое. Состоит из двух трубок — первой прямой пустотелой, которая называется пьезометром, и второй выгнутой также пустотелой. Эти трубки монтируются в один корпус, в котором находится исследуемая жидкость или газ. В практическом использовании все изготавливаемые трубки имеют свои поправочные коэффициенты на потерю энергии и разность расположения трубок.

На рисунке 3 изображено устройство трубки Пито.

Трубки с наконечниками и насадками изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х или латуни марки Л-59. Все соединения трубок с насадками и наконечниками, как правило, выполняются пайкой для точной герметизации относительно окружающего воздуха.

Видео:⚡ Для чего манометру такая изогнутая трубка?Скачать

Основные характеристики трубки Пито

Данное устройство идеально подходит для измерения давлений и расходов в одной агрегатной фазе. Особым условием правильной и надежной эксплуатации, в том числе достоверности показаний контрольно-измерительных приборов является то, что трубопровод, а именно его поперечное сечения должно быть полностью заполнено жидкостью, в противном случае прибор будет выдавать неправильные показания.

Калибровка точности показаний прибора состоит из самых простых измерений геометрических ее размеров и применение корректирующих коэффициентов.

К основным характеристиками устройства Пито относятся следующие:

простота монтажа и сравнительно небольшие финансовые вложения на установку прибора и его обслуживание;
высокая точность измерений в течение длительной эксплуатации;
невысокие потери в сравнении с другими приборами для определения расхода для движущегося потока жидкости или газа;
в отдельных конструкциях имеется возможность телескопического выдвижения трубки в вертикальном направлении.

Видео:Принцип действия расходомера основанного на перепаде давленияСкачать

Достоинства и недостатки аппарата Пито

К преимуществам трубки Пито относятся:

простота в изготовлении;
конструктивная прочность. Трубка Пито изготавливается из твердых материалов: никелированной латуни или нержавеющей стали;
хорошо подходят к измерению высоких скоростей жидкостей или газов (воздуха) даже при высоких температурах до 800 градусов по Цельсию;
имеют несколько модификаций: стационарных (непосредственно установленных на трубопровод, газоход в месте измерений) и переносных, вставляемых через специальные штуцера – для измерений расхода и давления газа (воздуха).

К недостаткам можно отнести:

очень высокая восприимчивость к засорениям трубок твердыми и грубодисперсными примесями и частицами, присутствующими в жидкости или газе;
возможность использования ограничена в тех местах, где очень важно не создавать большого гидравлического или аэродинамического сопротивления движущемуся навстречу потоку жидкости или газа;
качество и точность показаний измеренной величины напрямую зависит от температуры жидкости (газа) и ориентации трубки в пространстве трубы.

Широкое применение прибор трубка Пито нашел в различных отраслях промышленности, к примеру — в авиационном строении применяется в качестве приемников потоков воздуха для определения скорости полета и его высоты.

Видео:Пульсирующая тепловая трубкаСкачать