Трубка полного напора, трубка Пито

Трубка полного напора служит для измерения полного напора. Пусть жидкость движется в напорном трубопроводе, в который опущена изогнутая под прямым углом трубка с наконечником. Трубка устанавливается отверстием наконечника против движения потока жидкости (рис. 3.14).

Трубка полного напора, трубка Пито - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 3.14. Трубка Пито

Такую трубку использовал французский ученый Пито в 1732 г. для измерения скорости воды в реке.

Скорость движения жидкости внутри трубки после ее заполнения будет равна нулю.

Если поток жидкости обтекает какое-либо препятствие, то вблизи препятствия скорость потока замедляется и в центре области обтекания образуется критическая точка, в которой скорость равна нулю. В нашем случае критическая точка лежит на оси входного отверстия наконечника трубки и скорость на выходе отверстия Трубка полного напора, трубка Пито - №2 - открытая онлайн библиотека .

Рассмотрим элементарную струйку жидкости, ось которой совпадает с осью трубки Пито. Сечение 1-1 струйки будет находиться на элементарном расстоянии Трубка полного напора, трубка Пито - №3 - открытая онлайн библиотека от отверстия наконечника трубки, а сечение 2-2 - в плоскости отверстия трубки. В плоскости поперечного сечения трубы, совпадающей с живым сечением 1-1 струйки, устанавливается обычная пьезометрическая трубка.

Полагаем, что диаметр трубки достаточно мал, поэтому можно принять давление в сечении отверстия равномерным. Это давление будет соответствовать давлению в точке 2.

Напишем уравнение Бернулли для струйки на участке 1-2, приняв условие, что плоскость сравнения проходит по оси отверстия трубки Пито:

Трубка полного напора, трубка Пито - №4 - открытая онлайн библиотека (3.116)

В пьезометрической трубке за счет гидростатического давления жидкость поднимется на высоту Трубка полного напора, трубка Пито - №5 - открытая онлайн библиотека . В трубке Пито за счет гидростатического и динамического давлений жидкость поднимется на высоту Трубка полного напора, трубка Пито - №6 - открытая онлайн библиотека . Скорость в точке 2 Трубка полного напора, трубка Пито - №7 - открытая онлайн библиотека , так как в плоскости входного отверстия наконечника трубки имеем критическую точку.

Таким образом,

Трубка полного напора, трубка Пито - №8 - открытая онлайн библиотека , (3.117)

где Трубка полного напора, трубка Пито - №9 - открытая онлайн библиотека - скорость в живом сечении 1-1 струйки жидкости.

Разность пьезометрических высот

Трубка полного напора, трубка Пито - №10 - открытая онлайн библиотека . (3.118)

Зная измеренную величину Трубка полного напора, трубка Пито - №11 - открытая онлайн библиотека , определяем скорость Трубка полного напора, трубка Пито - №12 - открытая онлайн библиотека в точке, где установлена трубка Пито:

Трубка полного напора, трубка Пито - №13 - открытая онлайн библиотека . (3.119)

Следует отметить, что в результате обтекания трубки Пито потоком жидкости имеет место при измерении скорости некоторая погрешность. Поэтому в формулу (3.119) вводится поправочный коэффициент Трубка полного напора, трубка Пито - №14 - открытая онлайн библиотека , учитывающий обтекание трубки:

Трубка полного напора, трубка Пито - №15 - открытая онлайн библиотека . (3.120)

Значение коэффициента Трубка полного напора, трубка Пито - №16 - открытая онлайн библиотека определяется путем тарировки трубки на специальном стенде, на котором известны истинные значения местной скорости в потоке жидкости, где устанавливается трубка Пито.