Почему вода может распыляться дальше, если выходное отверстие трубы сужено? - физиков.нет
Купить гитару в Москве
2 голосов
/

Кто-то сказал мне: это потому, что скорость потока остается неизменной, поэтому скорость потока в трубопроводах малого диаметра выше. Я не думаю, что это объяснение правильно: диаметр выпускного отверстия трубы мал, и скорость потока должна быть уменьшена. Скорость потока меньше, поэтому сопротивление трубопровода снижается, а вода движется под более высоким давлением, поэтому скорость потока на выходе из трубопровода выше. Правильно ли мое объяснение?

When the diameter of pipe outlet decreases

Ответы [ 5 ]

2 голосов
/

Ключевым моментом для наблюдения является нижний уровень манометра, вертикальная труба слева.

Чем больше отверстие, тем выше поток в трубе, что приводит к большим потерям энергии и, следовательно, к меньшему давлению в отверстии.

Чем меньше отверстие, тем меньше поток, меньше потери, больше давление.

Это давление прямо за / перед отверстием, которое имеет значение.

Этот эффект намного более заметен при использовании длинного садового шланга. Широко открытый выпуск находится под низким давлением, так как много потока теряет энергию в шланге. Положите большой палец на конец, поток уменьшается, и вы можете почувствовать, как шланг становится жестче, когда давление повышается.

1 голос
/

Это явление называется эффектом диафрагмы. То, что происходит, - поток, выходящий из сопла, сходится к более узкому диаметру и более быстрой скорости вниз по течению в точке, называемой Vena contracta .

Существуют эмпирические методы, основанные на законе Бернулли, для расчета расхода и скорости.

$ q = c_d A2 \frac {2 (p_1 - p_2)}{ ρ (1 - (A_2 / A_1) ^2)^{1/2} }$

$ \text{A1 is the diameter of the pipe, A2 diameter of the nuzzle, A2,

$c_d = \frac {A{vena contracta}}{A_2}= discharge \ coeficient $

Есть много детей, чтобы найти компакт-диск. Обычно оно составляет от 60% до 80%, Инженерный инструментарий

0 голосов
/

Предполагается, что трубопровод состоит из безусадочного трубопровода L1 и усадочного трубопровода L2. L1 намного больше, чем L2. pipeline L1 and L2 По мере того как выпускное отверстие трубопровода сжимается и поток затрудняется, скорость L1 в трубопроводе уменьшается, поэтому падение давления также уменьшается. В соответствии со следующей формулой падение давления пропорционально квадрату скорости, поэтому при уменьшении скорости падение давления значительно уменьшается.

$$h_f=λ \frac{l}{d} \frac{v^2}{2g}$$

Поскольку перепад давления значительно уменьшается, давление в трубопроводе L2 будет выше, поэтому скорость потока в трубопроводе L2 увеличится.

Видеоинтерпретация скорости дождевания

0 голосов
/

Почему вода может распыляться дальше при сужении выпускного отверстия?

Ваше предположение, что вода пойдет дальше (т. Е. Скорость будет выше), когда выходное отверстие трубы сужено, неверно. Для идеальной жидкости (допущения ниже) скорость останется неизменной, а скорость потока уменьшится на основе уравнения Бернулли и уравнения неразрывности.

См. Схему ниже.

Уравнение Бернулли (сохранение энергии):

$P_{1}+\frac{ρV_{1}^2}{2}+ρgz_{1}= P_{2}+\frac{ρV_{2}^2}{2}+ρgz_{2}$

Уравнение непрерывности (сохранения массы):

$A_{1}V_{1}= A_{2}V_{2}$

Предположения:

  1. Постоянный поток
  2. Несжимаемая жидкость
  3. Нет или незначительная вязкость
  4. Без потерь на трение
  5. Диаметр в верхней части резервуара (предполагается круглым) намного больше диаметра выпускного отверстия.

Тогда дано

$P_{1}=P_{2}$ = 1 атм

$A_{1}>>A_{2}$, следовательно, $V_{1}<<V_{2}$</span>

$z_{1}-z_{2}= h$

Скорость на выходе

$$V_{2}=\sqrt{2gh}$$

Обратите внимание, что это идентично скорости объекта, который изначально находится в состоянии покоя, который падает на землю с высоты $h$ из-за преобразования потенциала в кинетическую энергию. Он не зависит от диаметра выпускного отверстия трубы. Если скорость одинакова и площадь поперечного сечения трубы уменьшается, то по уравнению неразрывности скорость потока уменьшается.

Надеюсь, это поможет.

enter image description here

0 голосов
/

Давление в обоих случаях одинаковое, но, поскольку давление равно силе, деленной на площадь, вы выкачиваете меньше воды при более высокой силе, чтобы поддерживать то же давление, следовательно, разбрызгивание капель идет дальше. Расход не должен (должен) входить в это.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...