ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ. до виконання лабораторної роботи №1

(1)

де r – густина рідини, [кг/м³]

4. Питома енергія потоку рідини. Ця величина виражається у формі повного гідродинамічного напору потоку.

Повний гідродинамічний напір представляє собою енергію одиниці ваги рідини і вимірюється у , тобто одиницею вимірювання напору є висота стовпа рухомої рідини, що розраховується за формулою:

(2)

де, – називають геометричним напором або нівелірною висотою (питома потенціальна енергія положення рідини в полі сил земного тяжіння), м.

– називають статичним або п’єзометричним напором (питома потенціальна енергія пружних сил рідини), м;

– називають швидкісним або динамічним напором (питома кінетична енергія рідини у даному перерізі), м;

Одним із основних законів, які описують енергетичний баланс рідини є рівняння Бернуллі, суть якого полягає у наступному: для всіх поперечних перерізів встановленого потоку ідеальної рідини величина повного гідродинамічного напору є сталою.

Рівняння Бернуллі записується наступним чином:

(3)

де – відстань по вертикалі від будь-якого, прийнятого за нульовий, рівня до осі трубопроводу, у м.

– тиск у першому, другому і т.д. перерізах, у ;

– середня швидкість потоку рідини у першому, другому і т.д. перерізах, у

Таким чином, рівняння Бернуллі є окремим випадком закону збереження енергії і виражає енергетичний баланс потоку рідини.

На відміну від ідеальної, реальна рідина є в’язкою. Під час руху реальної рідини діють сили внутрішнього тертя між частинками рідини і стінками трубопроводу. Крім цього, під час руху потік може змінювати свій напрямок, а також зустрічати місцеві опори. На подолання сил тертя та місцевих опорів затрачується певна кількість енергії. Як наслідок, величина гідродинамічного напору вздовж потоку реальної рідини зменшується на деяку величину, яку називають втратою напору. Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини має вигляд:

(4)

де – втрата напору, відповідно, між першим - другим та між першим - третім перерізами.