background image

Strumien objetosci cieczy przeplywajacej ruchem rwacym przez miernicze koryto Venturiego

Uogólnione  równanie  Bernoulliego  (poziom  porównawczy  na  poziomym  dnie  odcinka  pomiarowego),  napisane  dla  przekrojów  1.  (przed

zwezeniem) i 2. (w zwezeniu), jest nastepujace

                 

p

b

+

H

h

1

-

z

1

L r

g

r

g

+

z

1

+ a

1

 

v

1

2

2

 

g

=

p

b

+

H

h

2

-

z

2

L r

g

r

g

+

z

2

+ a

2

 

v

2

2

2

 

g

+ D

h

12

s

,

 gdzie: z

i

Hi = 1, 2L- wysokosci polozenia  wektorów predkosci sredniej v

i

Hi = 1, 2L  nad poziomem porównawczym, h

i

Hi = 1, 2L -

glebokosci napelnienia koryta, 

a

i

Hi = 1, 2L- wspólczynniki Coriolisa, p

b

- cisnienie barometryczne,  

Dh

12

s

- wysoksc strat energetycznych.

Po  uwzglednieniu,  ze  q

Vth

= b h

2

 v

2

 

H

b

- szerokosc  przewezenia,  q

Vth

-    teoretyczny  strumien  objetosci

L

 i  wstepnym  pominieciu

Dh

12

s

oraz

a

1

 v

1

2

• 2 g  (straty sa male bo odleglosc miedzy przekrojami jest niewielka, wysokosc predkosci w przekroju 1., w stosunku do

glebokosci napelnienia koryta w tym przekroju, jest równiez mala), otrzyma sie

                                                    

  

h

1

=

h

2

+ a

2

 

q

Vth

2

2

 

g

 

H

b h

2

L

2

                                                    

skad

                                                 

q

Vth

=

b h

2

 "###########################

2

 

g

a

2

 

H

h

1

-

h

2

L .

                                                

Szerokosc przewezenia  b koryta i jego dlugosc l  najlepiej dobrac tak, aby  opadajace tam   zwierciadlo  wody osiagnelo  wysokosc krytyczna w

dowolnym  miejscu tego przewezenia. Wtedy  przekrój 2.  mozna  umiescic  dokladnie   w miejscu, gdzie  h

2

= h

kr

( h

kr

- to glebokosc krytyczna).

Glebokosc  krytyczna  zas wystepuje  tam, gdzie  liczba Froude'a Fr

= v

2

• gh  (v  - predkosc srednia, h  - glebokosc cieczy w korycie  tam, gdzie

predkosc wynosi v) ma wartosc krytyczna Fr

kr

=  1

• a (tutaj bedzie ona równa 1 • a

2

). Zatem

                                   

  

Fr

kr

=

1

g h

2

 

I

q

Vth

b h

2

M

2

=

1

a

2

Þ

h

2

=

h

kr

.

                                            

W równaniu  Bernoulliego

 polozenie  przekroju  

2.

 bylo  uwarunkowane

 tylko  wymaganiem,  by  przecinal  on  poziomy  odcinek  kanalu.  Równanie  ciaglosci,

które zastosowano w postaci 

q

Vth

=

b

h

2

 v

2

, ogranicza polozenie tego przekroju do odcinka kanalu dlugosci 

l

 zwezonego do stalej  szerokosci 

b

.

Po porównaniu wartosci  q

Vth

2

 obliczonych z dwóch ostatnich wzorów widac, ze

                                                   

  

h

2

=

2
3

 

h

1

                                                                       

czyli

                                

  

q

Vth

=

b

 

H

2
3

 

h

1

L "######################

g

a

2

 

H

2
3

 

h

1

L

                                                       

Rzeczywisty  strumien objetosci 

q

V

 cieczy przeplywajacej przez koryto Venturiego oblicza sie wedlug wzoru 

                                         

 

q

V

= m

b

 •!!!!

g

 

H

2
3

 

h

1

L

3
2

                                                           

 gdzie

 

m

 jest wspólczynnikiem przeplywu.

Doswiadczalny  wspólczynnik    

m

¹ 1

‘ •!!!!!!!

a

2

 zawiera  w  sobie  te    wielkosci,  które  pominieto w  uogólnionym  równaniu  Bernoulliego  (byly  to:

a

1

 v

1

2

• 2 g, Dh

12

s

) jak i te, których wcale tam nie ma, ale wplywaja one  na przebieg zjawiska.

Strumien  objetosci  q

V

 cieczy,  przeplywajacej  przez  miernicze  koryto  Venturiego  o przeplywie  rwacym,  zalezy  wylacznie  od glebokosci  h

1

napelnienia

 koryta

przed zwezeniem, co jest jego podstawowa zaleta.

Miernicze  koryto  Venturiego  o przeplywie  rwacym  musi miec  przewezenie  b(zwykle  b

= B

2

gdzie 

B

 to szerokosc  koryta  przd zwezniem)   o  takiej  dlugosci

l

,  aby  przejscie  od  przeplywu  spokojnego  do  rwacego  nastepowalo  w  tym  przewezeniu  w calym  zakresie  pomiarowym  koryta.  Tylko  wtedy  wspólczynnik

przeplywu

 

m

 moze byc (prawie) staly.