Эфект Вентуры

Закон Бярнулі дазваляе растлумачыць эфект Вентурыа: у вузкай часткі трубы хуткасць плыні вадкасці вышэй, а ціск менш, чым на ўчастку трубы большага дыяметра, у выніку чаго назіраецца розніца вышынь слупоў вадкасці $\Delta h$; вялікая частка гэтага перападу ціскаў абумоўлена зменай хуткасці плыні вадкасці, і можа быць вылічаная па ураўненні Бярнулі

Эфект Вентуры заключаецца ў падзенні ціску, калі паток вадкасці або газу працякае праз звужаную частку трубы. Гэты эфект названы ў гонар італьянскага фізіка Джавані Вентуры (1746-1822).

Абгрунтаванне

Эфект Вентуры з'яўляецца следствам ўраўнення Бернулі, якое вызначае сувязь паміж хуткасцю v вадкасці, ціскам p ў ёй і вышынёй h часціц над плошчай адліку:

$h+{\frac {v^{2}}{2g}}+{\frac {p}{\rho g}}={\text{const}},$

дзе

ρ - шчыльнасць вадкасці;

g - паскарэнне вольнага падзення;

${\frac {p}{\rho g}}$ - пьезаметрычны напор;

${\frac {v^{2}}{2g}}$ - дынамічны напор.

Калі ураўненне Бярнулі запісаць для двух сячэнняў патоку, то будзем мець:

${\frac {v_{1}^{2}}{2}}+gh_{1}+{\frac {p_{1}}{\rho }}={\frac {v_{2}^{2}}{2}}+gh_{2}+{\frac {p_{2}}{\rho }}$

Для гарызантальнага патоку сярэднія члены ў левай і правай частках ураўнення роўныя паміж сабой, і таму скарачаюцца, і роўнасць прымае выгляд:

${\frac {v_{1}^{2}}{2}}+{\frac {p_{1}}{\rho }}={\frac {v_{2}^{2}}{2}}+{\frac {p_{2}}{\rho }},$

гэта значыць пры гарызантальным плыні ідэальнай нясціскаемай вадкасці ў кожным яе сячэнні сума пьезаметрычнага і дынамічнага напору будзе пастаяннай. Для выканання гэтай умовы ў тых месцах патоку, дзе сярэдняя хуткасць вадкасці вышэй (гэта значыць, у вузкіх сячэнняў), яе дынамічны напор павялічваецца, а гідрастатычны напор памяншаецца (і значыць, памяншаецца ціск).

Прымяненне

Эфект Вентуры назіраецца або выкарыстоўваецца ў наступных аб'ектах:

• у гідраструйных помпах, у прыватнасці, у танкерах для прадуктаў нафтавай і хімічнай прамысловасці;
• у гарэлках, якія змешваюць паветра і гаручыя газы ў грылі, газавай пліце, гарэлцы Бунзена і аэрографы;
• У вадзяных аспіратарах эжектарнага тыпу, якія ствараюць невялікія разраджэнні з выкарыстаннем кінетычнай энергіі вадаправоднай вады;
• пульверызатарах (апырсквальніках) для распылення фарбы, вады або араматызацыі паветра.
• карбюратарах, дзе эфект Вентуры выкарыстоўваецца для ўсмоктвання бензіну ва ўваходны паветраны струмень рухавіка унутранага згарання;
• у аўтаматызаваных ачышчальніках плавальных басейнаў, якія выкарыстоўваюць ціск вады для збірання асадка і смецця;
• у кіслародных масках для кіслароднай тэрапіі і інш.

Вымярэнне расходу

Эфект Вентуры можа быць выкарыстаны для вымярэння аб'ёмнага расходу $Q$.

Так як

${\begin{cases}Q=v_{1}A_{1}=v_{2}A_{2}\\p_{1}-p_{2}={\frac {\rho }{2}}(v_{2}^{2}-v_{1}^{2}){\text{,}}\end{cases}}$

то

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

дзе

$A_{1}$ и $A_{2}$ — плошчы папярочнага сячэння патокаў, адпаведна, у шырокай і вузкай частках патоку;

$p_{1}$ и $p_{2}$ — ціскі, адпаведна, у шырокай і вузкай частках патоку.

Спасылкі

• Дэманстрацыя эфекту Вентуры на вопыце (відэа)