Общие сведения. Цель работы. Опытное подтверждение уравнения Д

РАБОТА 6. ИЛЛЮСТРАЦИЯ УРАВНЕНИЯ БЕРНУЛЛИ

Цель работы. Опытное подтверждение уравнения Д. Бернулли, т.е. понижения механической энергии по течению и перехода потенциальной энергии в кинетическую и обратно (связи давления со скоростью).

Общие сведения

Уравнение Д. Бернулли выражает закон сохранения энергии и для двух сечений потока реальной жидкости в упрощенном виде записывается так:

P₁/(pg)+V₁²/(2g)=P₂/(pg)+V₂²/(2g)+hT_P

где Р – давление; V – средняя скорость потока в сечении; p – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; – суммарные потери напора на преодоление гидравлических сил трения между сечениями 1-1 и 2-2; индексы «1» и «2» указывают номер сечения, к которому относится величина.

Слагаемые уравнения выражают энергии, приходящиеся на единицу веса (силы тяжести) жидкости, которые в гидравлике принято называть напорами: P/(pg)= – пьезометрический напор (потенциальная энергия), /(2g)= – скоростной напор (кинетическая энергия), Р/(рg)+ /(2g)=H – полный напор (полная механическая энергия жидкости), – потери напора (механической энергии за счет ее преобразования в тепловую энергию). Такие энергии измеряются в единицах длины, т.к. Дж/Н=Нм/Н=м.

Из уравнения следует, что в случае отсутствия теплообмена потока с внешней средой полная удельная энергия (включая тепловую) неизменная вдоль потока, и поэтому изменение одного вида энергии приводит к противоположному по знаку изменению другого. Таков энергетический смысл уравнения Бернулли. Например, при расширении потока скорость V и, следовательно, кинетическая энергия /(2g) уменьшаются, что в силу сохранения баланса вызывает увеличение потенциальной энергии Р/(рg). Другими словами, понижение скорости потока V по течению приводит к возрастанию давления Р, и наоборот.