1. Rodzaje ciśnień:

a) Statyczne – siła z jaką powietrze wywiera nacisk na ściankę ciała w spoczynku, w przypadku gdy ciało znajduje się w ruchu, równolegle do napływających strug, siła prostopadła do powierzchni przekroju ciała (przedmiotu).

b) Dynamiczne – różnica między ciśnieniem całkowitym, a ciśnieniem statycznym, p_d =$\ \frac{\ \rho V^{2}}{2}$.

c) Różnicowe, barometryczne, bezwzględne.

d) Hydrostatyczne – ciśnienie wynikające z ciężaru cieczy znajdującej się w polu grawitacyjnym, p_h = ρ*g*h, gdzie ρ – gęstość cieczy [kg/m³], g – przyspieszenie ziemskie [m/s²], h - wysokość słupa cieczy [m].

e) Atmosferyczne – stosunek wartości

f) Nadciśnienie – różnica między ciśnieniem bezwzględnym (absolutnym), a ciśnieniem atmosferycznym, gdy p_abs > p_atm, p_nad = p_abs – p_atm.

g) Podciśnienie - różnica między ciśnieniem atmosferycznym, a ciśnieniem bezwzględnym (absolutnym), gdy p_abs < p_atm, p_nad = p_{atm -} p_abs .

h) Całkowite – ciśnienie wywierane przez płyn na przeszkodę ustawioną prostopadle do strumienia w punkcie całkowitego zatrzymania.

Jednostki ciśnienia: Pa, atmosfera fizyczna (atm), atmosfera techniczna (at), bar, mmHg, mmH₂O,

2. Opory przepływu:

Zależy od długości i średnicy rurociągu, prędkości przepływu oraz lepkości cieczy.

Opór lokalny (miejscowy) – strata energii mechanicznej w rurociągach.

$$\Delta e = \xi\frac{\omega^{2}}{2},\ \Delta p = \xi\frac{\omega^{2} \bullet p}{2},\ h = \xi\frac{\omega^{2}}{2g}$$

ξ − liczba oporu lokalnego zalezna od konstrukcji rurociagu (kolanka itp.)

Opór tarcia – opór powierzchniowy spowodowany tarciem płynu lepkiego bezpośrednio o powierzchnię opływową – zależy od lepkości i chropowatości powierzchni.

$$h = \lambda\frac{L}{d} \bullet \frac{\omega^{2}}{2g}$$

strata ciśnienia wywołana tarciem czynnika o ściany rurociągu i tarcia wewnątrz czynnika, zależną od rodzaju przepływu.

3. Charakterystyki przepływu:

SPRĘŻ WENTYLATORA – stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie wylotu wentylatora do ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie jego wlotu.

MOC WENTYLATORA – moc przekazana na wał wentylatora.

MOC UŻYTECZNA WENTYLATORA – przyrost użytecznej postaci energii gazu przepływającego przez wentylator w jednostce czasu, określony iloczynem strumienia objętości gazu i przyrostem ciśnienia całkowitego.

SPRAWNOSC WENTYLATORA – stosunek mocy użytecznej do mocy wentylatora.

Charakterystyka wentylatora Δp_c = f(V) jest to zależność przyrostu ciśnienia całkowitego w zależności od wydajności V przy stałej prędkości obrotowej. Charakterystykę można podzielić na dwa zakresy: stateczny i niestateczny. Stateczny zakres pracy jest wtedy, gdy wraz ze zmniejszaniem się wydajności wentylatora wzrasta ciśnienie całkowite. Gdy ciśnienie maleje - zakres pracy jest niestateczny. Charakterystyki wentylatorów najczęściej

przedstawia się w sposób graficzny - na wykresach. Na wykresie takim nanosi się zwykle jeszcze dwie zależności: mocy pobieranej przez wentylator w zależności od wydajności P=f(V) oraz sprawności całkowitej w funkcji wydajności η_c=f(V). Przykładowa charakterystyka wentylatora:

4. Prawa:

a) Prawo Bernoullie’go ­­– w czasie przepływu cieczy suma ciśnień statycznego, dynamicznego i hydrostatycznego jest stała wzdłuż każdej linii przepływu:

p_c = p_s + p_d + p_h => p_c = p + $\frac{\mathbf{\ }\mathbf{\rho}\mathbf{*V}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{2}}$ + ρ*g*h

b) Prawo ciągłości strugi - przez każdy z przekrojów poprzecznych naczynia w którym płynie ciecz przepływa w tym samym czasie taka sama objętość cieczy V₁=V₂ ⇔ V=const.

V₁=V₂ - prawo ciągłości strugi cieczy

s_1*h₁= s₂*h₂ ⇔s₁*V₁*t = s₂*V₂* t ⇒ s₁*V₁= s₂*V₂= const - równanie strugi cieczy.

Równanie ciągłości strugi- wynika z niego, że strumień masowy czynnika przepływającego przez dowolny przekrój kanału nie zmienia się.

$${\dot{m}}_{1} = {\dot{m}}_{2} = \text{const}.$$

5. Przepływ laminarny i turbulentny:

a) Przepływ laminarny - jest to przepływ uwarstwiony (cieczy lub gazu), w którym kolejne warstwy płynu nie ulegają mieszaniu (w odróżnieniu od ruchu turbulentnego, burzliwego). Przepływ taki zachodzi przy małych prędkościach przepływu, gdy liczba Reynoldsa nie przekracza tzw. wartości krytycznej (Re<2300).

b) Przepływ turbulentny (burzliwy) – ruch, w którym cząsteczki płynu przemieszczają się po torach kolizyjnych (wirowych) wykonując ruch postępowy i wsteczny, co doprowadza do ich zderzania się i mieszania. (Re>3200 lub Re>8000)

6. Liczba Reynoldsa:

Bezwymiarowa wartość, która decyduje o rodzaju przepływu. Jej wartość zależy od: kształtu wlotu do przewodu, stopnia gładkości ścian, drgań przewodu. Jest to liczba podobieństwa dynamicznego charakteryzująca stosunek sił bezwładności do sił lepkości występujących podczas przepływu płynu:

$$\mathbf{Re =}\frac{\mathbf{w*}\mathbf{D}_{\mathbf{n}}}{\mathbf{\nu}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{w*}\mathbf{D}_{\mathbf{n}}\mathbf{*\rho}}{\mathbf{\mu}}\mathbf{,}$$

Gdzie w – średnia prędkość, D_n - , ρ – gęstość płynu, ν - współczynnik lepkości kinematycznej, μ – współczynnik lepkości dynamicznej.

• Re < 2300 – przepływ laminarny (uporządkowany, warstwowy, stabilny)

• 2300 < Re < 8000 – przepływ przejściowy (częściowo turbulentny)

• Re > 8000 – przepływ turbulentny (burzliwy)

7. Pomiar strumienia przepływu zwężką:

Pomiar strumienia przepływu zwężką Venturiego polega na

równaniu Bernoullie’go. W pewnym miejscu rury o stałej

powierzchni przekroju poprzecznego (A₁), w której z

prędkością v przemieszcza się płyn (gaz lub ciecz),

znajduje się przewężenie o znacznie mniejszej powierzchni

przekroju poprzecznego (A₂). Z prawa Bernoulliego oraz

warunku ciągłości przepływu wynika, że różnica kwadratów

prędkości płynu przed zwężką i na niej jest wprost proporcjonalny

do różnicy ciśnień przed zwężką i na niej. Zatem w miejscu

mniejszego przekroju rurki ciśnienie jest mniejsze, a spadek

zależy od prędkości przepływu płynu (prędkość rośnie

ciśnienie maleje przy zwężce).

$$V^{0} = \frac{\pi}{4}*{p_{1}}^{2}*V_{1} = \frac{\pi}{4}*{p_{2}}^{2}*V_{2}$$

$p_{1} + \frac{1}{2}*\rho*{V_{1}}^{2}$= $p_{2} + \frac{1}{2}*\rho*{V_{2}}^{2}$

$$Q = A_{2}*\sqrt{\frac{2(p_{1} - \ p_{2})}{\rho(1 - {(\frac{A_{1}}{A_{2}})}^{2})}}$$

$$Q = A_{1}*\sqrt{\frac{2(p_{1} - \ p_{2})}{\rho(\left( \frac{A_{1}}{A_{2}} \right)^{2} - 1)}}$$

8. Pomiar strumienia przepływu rurką Prandtla:

Rurka Prandtla – pomiar ciśnienia w przepływającym płynie.

Składa się z dwóch osadzonych w sobie rurek, z czego jedna

wewnętrzna służy do badania ciśnienia całkowitego płynu,

natomiast druga zewnętrzna do badania ciśnienia dynamicznego.

$$\mathbf{V =}\sqrt{\frac{\mathbf{2(}\mathbf{p}_{\mathbf{1}}\mathbf{-}\mathbf{\ }\mathbf{p}_{\mathbf{2}}\mathbf{)}}{\mathbf{\rho}}}$$