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

Є три основні типи трубки Піто:

• Трубка Піто для визначення повного напору(а) - якщо трубка направлена в потік, то манометр буде показувати значення повного напору. А як відомо сума статичного та швидкісного напору рівна повному напору.
• Трубка Піто для визначення статичного напору(б) - 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(в) - значення швидкісного напору дорівнює різниці між повним та статичним. Цей вид трубки являє собою комбінацію двох попередніх трубок. Підключивши манометри до двох виходів будемо мати значення повного та статичного тиску. Коли знайдемо різницю між цими значеннями отримаємо швидкісний напір.

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.