Трубка Піто

Трубка Піто

Трубка Піто - це прилад для вимірювання швидкості і витрати рідини або газу в потоці (трубі). Названа ім'ям її винахідника французького ученого Анрі Піто.

Принцип роботи

• Найпростіший варіант приладу являє собою Г-подібну трубку, введену в потік. В цьому випадку надлишковий тиск в трубці виражається наступним чином (наближене вираження):

[math]p_{\partial} \approx \xi \frac{ \rho V_o^2}{2}[/math]

де [math]\rho~[/math] - густина рухомого середовища, що набігає; [math]v_o~[/math] - швидкість набігаючого потоку; [math]\xi~[/math] - коефіцієнт.

• Рідина, що рухається по трубі, піднімається по відкритій зверху манометричній трубці до висоти [math]h_{s}~[/math] в трубці А (Рис.1).
  

  Рис.1 Трубка Піто для течії рідини
  Висота [math]h_{s}~[/math] показує, наскільки статичний тиск в рідині більше барометричного (атмосферного), і називається статичним напором.

Отже, висота [math]h_{s}~[/math] визначається за допомогою формули:

[math]h_{s}=\frac{p_{s}}{ \rho g}[/math]

де [math]p_{s}[/math] - різниця між статичним тиском в потоці рідини і барометричним тиском; [math]\rho[/math] - густина рідини; [math]g[/math] - прискорення сили тяжіння.

Зазначимо, що вимірювальний отвір у стінці труби виконується строго перпендикулярно до напрямку течії, отже, висота підйому рідини в манометричній трубці характеризує тільки статичний тиск і не залежить від швидкості течії.

Якщо цю трубку опустити всередину труби і зігнути під кутом 90 °, направивши її прийомний отвір назустріч потоку, трубка В (Рис. 1), то рідина перед ним буде гальмуватися до нульової швидкості. Тепер висота стовпа буде складатися з статичного напору і додаткової висоти, яка називається швидкісним напором . Швидкісний напір дорівнює різниці між висотою [math]h_{t}~[/math] стовпа повного напору і висотою [math]h_{s}~[/math].

Сума статичного та швидкісного напору називається повним напором.

Швидкість течії можна обчислити за формулою:

[math]V=sqrt{2 g (h_{t}-h_{s})}[/math]

Замість двох трубок А і В можна використовувати комбіновану трубку С (Рис.1), і різниця висот рівнів ртуті в двох колінах трубки буде характеризувати швидкісний напір.Внаслідок більш високої щільності ртуті (13,5 г/см3) різниця висот її стовпів буде в 12,5 разів менше відповідної різниці висот двох стовпів води і, отже, дуже довгі трубки не знадобляться.

• Якщо по трубі тече газ, то через вимірювальну трубку з відкритим кінцем, таку, як трубка А (Рис.1) відбуватиметься його витік.

Рис.2 Трубка Піто для течії газу

Відповідні для цього випадку конструкції показані на рисунку 2. Вода в U-подібній трубці не тільки ізолює газ від атмосфери, але і служить для визначення величини вимірюваного напору. Якщо [math]h_{s}~[/math] - різниця рівнів стовпів води у вимірювальному пристрої, то відповідну висоту газового стовпа [math]h_{t}~[/math] (напір) можна обчислити за формулою:

[math]h_{s}=h_{t} \frac{\rho_v}{\rho_h}[/math]

де [math]\rho_v[/math] і[math]\rho_h[/math] - густина води та газу відповідно.

Види

Види Трубки Піто: а)Трубка Піто для визначення повного напору; б)Трубка Піто для визначення статичного напору; в)Трубка Піто для визначення швидкісного напору.

Є три основні типи трубки Піто:

• Трубка Піто для визначення повного напору - якщо трубка направлена в потік, то манометр буде показувати значення повного напору. Бо в трубці зроблені отвори у стінці для визначенння статичного напору, та отвір на кінці трубки для визначення швидкісного напору. А як відомо сума статичного та швидкісного напору рівна повному напору.
• Трубка Піто для визначення статичного напору - коли трубка направлена в потік, то немає значення складової швидкості. Оскільки отвір на кінці трубки заглушений. Підключивши трубку до манометра він покаже значення значення статичного тиску.
• Трубка Піто для визначення швидкісного напору.

Використання

Випускаються дві модифікації трубки Піто : з вигнутим наконечником і циліндрична.

• Напірна трубка Піто із зігнутим наконечником сприймає повний тиск отвором на кінці вигнутої трубки, статичний тиск - отворами в стінці зовнішньої трубки.

• Напірна циліндрична трубка Піто повний тиск сприймає через отвір у стінці зовнішньої трубки, а статичний - отвором на кінці прямої трубки.