Трубка пито

История развития

В 1732 году Анри де Пито опубликовал проект « машины для измерения скорости текущей воды и следа за кораблями ». Этот принцип используется по сей день.

Однако у развития Пито все же были слабые места. Он состоял из двух расположенных рядом друг с другом трубок, одна из которых была изогнута на 90 ° на нижнем конце для направления в поток воды, а вторая прямая трубка воспринимала статическое давление. Однако при таком расположении труба для измерения статического давления находилась в зоне турбулентности, вызванной изгибом трубы перед ней. Кроме того, имелись теоретические недостатки в отношении преобразования разности давлений в расход. Из-за постоянных колебаний можно было сделать только очень неточные измерения.

В 1775 году Джеймс Линд измерил скорость ветра с помощью анемометра с трубкой Пито . В этом случае U-образная трубка снова была изогнута вперед на 90 ° на переднем конце, как показано на рисунке выше, и заполнена жидкостью. Проникающий воздух толкал воду по задней трубе Us вверх по шкале. Чтобы повысить чувствительность, Уильям Сноу-Харрис значительно увеличил воздухозаборник в 1858 году .

Начиная с 1856 года, прибор, разработанный Пито, был решительно доработан Генри Дарси путем присоединения клапанов, создания вакуума над трубами, перемещения входа статической трубы в сторону — и, таким образом, за пределы турбулентности трубы Пито — и разработана новая формула расчета расхода. Дальнейшие разработки Дарси также в основном использовались для измерения проточной воды.

Людвиг Прандтль разработал версию трубки Пито, которая используется до сих пор. Как это работает, описано выше.

Рекомендации

Заметки

Библиография

• Кермод, AC (1996) . Механика полета . Барнард, Р.Х. (ред.) И Филпотт, Д.Р. (ред.) (10-е изд.). Прентис Холл. С. 63–67. ISBN 0-582-23740-8.
• Пратт, Джереми М. (2005) . Курс лицензирования частного пилота: принципы полета, общие знания о самолетах, летные характеристики и планирование (3-е изд.). gen108 – gen111. ISBN 1-874783-23-3.
• Титдженс, О.Г. (1934). Прикладная гидро- и аэромеханика по лекциям доктора философии Л. Прандтля . Dove Publications, Inc., стр. 226–239. ISBN 0-486-60375-X.
• Салех, Дж. М. (2002). Справочник по потоку жидкости . McGraw-Hill Professional.

Теория Операции

Основная трубка Пито состоит из трубки, направленной прямо в поток жидкости. Поскольку в этой трубке находится жидкость, можно измерить давление; движущаяся жидкость останавливается (застаивается), поскольку нет выхода для продолжения потока. Это давление представляет собой давление застоя жидкости, также известное как полное давление или (особенно в авиации) давление Пито .

Измеренное давление торможения само по себе не может использоваться для определения скорости потока жидкости (воздушной скорости в авиации). Однако уравнение Бернулли гласит:

Давление застоя = статическое давление + динамическое давление

Что тоже можно написать

птзнак равнопs+(ρты22).{\ displaystyle p_ {t} = p_ {s} + \ left ({\ frac {\ rho u ^ {2}} {2}} \ right) \ ,.}

Решение этого для скорости потока дает

тызнак равно2(пт-пs)ρ,{\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 (p_ {t} -p_ {s})} {\ rho}}} \ ,,}

где

• ты{\ displaystyle u}- скорость потока ;
• пт{\ displaystyle p_ {t}} застой или полное давление;
• пs{\ displaystyle p_ {s}}- статическое давление ;
• и — плотность жидкости.ρ{\ displaystyle \ rho}

ПРИМЕЧАНИЕ. Приведенное выше уравнение применимо только к жидкостям, которые можно рассматривать как несжимаемые. Жидкости считаются несжимаемыми почти во всех условиях. Газы при определенных условиях можно считать несжимаемыми. См. Сжимаемость .

Таким образом, динамическое давление — это разница между давлением торможения и статическим давлением. Затем динамическое давление определяется с помощью диафрагмы внутри закрытого контейнера. Если воздух с одной стороны диафрагмы находится под статическим давлением, а с другой — с давлением торможения, то прогиб диафрагмы пропорционален динамическому давлению.

В самолетах статическое давление обычно измеряется с помощью статических отверстий на боковой стороне фюзеляжа. Измеренное динамическое давление можно использовать для определения указанной воздушной скорости самолета. Описанное выше устройство диафрагмы обычно содержится в индикаторе воздушной скорости , который преобразует динамическое давление в показания воздушной скорости с помощью механических рычагов.

Вместо отдельных портов Пито и статических отверстий можно использовать статическую трубку Пито (также называемую трубкой Прандтля ), которая имеет вторую трубку, коаксиальную с трубкой Пито, с отверстиями по бокам, за пределами прямого воздушного потока, для измерения статического давления. .

Если столба жидкости используется для измерения перепада давления ,
Δп≡пт-пs{\ displaystyle \ Delta p \ Equiv p_ {t} -p_ {s}}

Δчасзнак равноΔпρлграмм,{\ displaystyle \ Delta h = {\ frac {\ Delta p} {\ rho _ {l} g}} \ ,,}

где

• Δчас{\ displaystyle \ Delta h} — перепад высот колонн;
• ρл{\ displaystyle \ rho _ {l}} — плотность жидкости в манометре;
• g — стандартное ускорение свободного падения .

Следовательно,

тызнак равно2Δчасρлграммρ.{\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 \, \ Delta h \, \ rho _ {l} g} {\ rho}}} \ ,.}

Промышленные приложения

Трубка Пито от F / A-18

Погодные инструменты в обсерватории Маунт Вашингтон . Статический анемометр с трубкой Пито находится справа.

В промышленности измеряемые скорости потока часто происходят в каналах и трубопроводах, где измерения с помощью анемометра было бы трудно получить. В таких измерениях наиболее практичным инструментом является трубка Пито. Трубка Пито может быть вставлен через небольшое отверстие в канале с Пито , соединенной с U-трубки датчика воды или какой — либо другой дифференциальный манометр для определения скорости потока внутри аэродинамической трубы в кольцевом обтекателе. Одно из применений этого метода — определение объема воздуха, подаваемого в кондиционируемое помещение.

Затем скорость потока жидкости в воздуховоде можно оценить по формуле:

Объемный расход (кубические футы в минуту) = площадь воздуховода (квадратные футы) × скорость потока (футы в минуту)

Объемный расход (кубические метры в секунду) = площадь воздуховода (квадратные метры) × скорость потока (метры в секунду)

В авиации скорость обычно измеряется в узлах .

На метеостанциях с высокими скоростями ветра трубка Пито модифицируется для создания особого типа анемометра, называемого статическим анемометром с трубкой Пито .

Как работает трубка Пито

Представим, что жидкость под каким-то неизвестным давлением течет по трубе, как изображено на рисунке 2.

Принцип работы трубки Пито в потоке жидкости

Соответственно, в первой А манометрической трубке (слева) со свободным выходом жидкость поднимется вверх до определенной отметки – hs. В случае подсоединения манометра к свободному концу, он покажет давление, которое жидкость оказывает на стенки трубопровода. Данная величина устанавливает: на сколько статическое давление жидкости больше атмосферного.

Необходимо отметить, что отверстие монтируется в трубопроводе в строгой перпендикулярности во избежание большой погрешности измерения. Это значит, что давление измеренное в трубке А не зависит от скорости потока жидкости.

Вторая же трубка В формой Г является напорной и опущена в жидкость – навстречу движущемуся потоку. Газ или жидкость, движущаяся с определенной скоростью, будет заполнять полость трубки. К свободному концу трубки также присоединим контрольно-измерительный прибор – манометр. Входящий поток жидкости, ударяясь о стенки внутри трубки, будет создавать определенное давление, контролируемое манометром с другой стороны.

Уровень жидкости в манометрической трубке В ht будет состоять из 2-х складывающихся физических величин: статического напора и напора, который создается скоростным движением потока. Скоростной напор определяется разностью уровней в трубках h=ht-hs.

Таким образом, мы имеем две абсолютно разные величины измеренного давления вертикальной трубкой и трубкой Пито. В этом и состоит основной принцип работы трубки Пито, в частности, сумма статического и скоростного напоров составит величину полного напора жидкости в трубе. А для нахождения расхода жидкости в данном сечении трубопровода берется разность двух этих физических величин.

Да, разобрался с первого раза

Пришлось перечитать несколько раз

Вообще не понял что такое пито

Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты

Теоретические основы трубки Прандтля Пито

Основной принцип действия зонда Прандтля (трубки Пито) на манометре с U-образной трубкой

Уравнение Бернулли на зонде Прандтля (трубка Пито) для измерения скорости потока V

Трубка Пито работает в соответствии с основами гидродинамики и является классическим примером практического применения уравнений Бернулли . Он состоит из трубы, которая выровнена параллельно потоку таким образом, чтобы поток попадал в отверстие трубы спереди. Задняя часть трубки жестко соединена с устройством измерения давления .

Скорость потока жидкости или газа измеряется через трубку Пито в зависимости от динамического давления . Это основано на следующих соображениях (показано здесь на U-образном манометре ):
Типы давления

Общее давление является давление , которое действует на движущееся тело средой, жидкости или газа вокруг него, в направлении движения среды. Это полное давление измеряется трубкой Пито, когда

1. обтекающая среда останавливается (пример: измерение расхода жидкостей) или
2. неподвижная среда доводится до точной скорости объекта движущимся объектом. (Пример: трубка Пито на самолете).

Не имеет значения, перемещается ли трубка Пито или среда во время измерения. Оба результата дают представление об относительном потоке вокруг трубки Пито, и важна только относительная скорость. Общее давление, измеренное трубкой Пито, можно далее разделить на динамическое давление и статическое давление в текущей среде.

Обратное давление (также динамическое давление ) является давлением , которое текучая среда оказывает на его скорость и его масса (плотность). Он характеризует долю кинетической энергии текучей среды. Чем быстрее поток и чем больше масса (плотность) потока, тем больше динамическое давление.

Статическое давление представляет собой часть потенциальной энергии в общей энергии среды. Это соответствует давлению воздуха все еще окружающего воздуха , в котором трубка Пито расположена. В неподвижной среде статическое давление равно общему давлению, так как динамическое давление становится равным 0.

Сумма динамического давления и статического давления всегда регистрируется в трубке Пито . Общее давление измеряется трубкой Пито. В связи с измерением статического давления и датчиком перепада давления скорость потока среды может быть рассчитана в соответствии с законом Бернулли, если ее плотность известна.

Применение

Трубки Пито могут быть использованы в трубах и воздуховодах любого сечения – круглого, квадратного, прямоугольного. Ввиду своей простоты и надёжности такие расходомеры применяются даже в турбинных установках гоночных автомобилей и скоростных истребителей. В промышленных применениях трубки Пито используются для измерения потока жидкости в водосливах и открытых каналах.

Хотя точность и дальность действия относительно низки, трубки Пито недороги и подходят для различных условий окружающей среды, включая экстремально высокие температуры и широкий диапазон давлений.

Монтаж этих устройств заключается в следующем:

1. Трубку Пито пропускают через отверстие в канале.
2. Закрепляют её при помощи фланца или сальника.
3. Устанавливают внешний индикатор, который показывает относительное отклонение между осями трубы/канала и приёмной трубки.
4. При возможном наличии в потоке мелкодисперсных твёрдых частиц (например, угольной пыли) перед расходомером монтируют съёмный пробоотборник.
5. Если температура потока может резко изменяться, предусматривают установку управляющей термопары.

Точность показаний — от 0,5% до 5% полной шкалы.

Преимуществами трубок Пито являются низкая стоимость, отсутствие движущихся частей, простота и отсутствие потерь давления в текущем потоке.

Основные недостатки — ошибки, возникающие в результате изменения профиля скорости или закупорки портов давления.

Трубки Пито целесообразно использовать для измерения расхода рабочей среды там, где важна стоимость устройства, а также при значительных диаметрах трубы или воздуховода.

Сверло-фреза. Два в одном!

Вертлюг. Виды и применение

Приложения

О других проектах Викимедиа:

трубка Пито , на Викискладе?

• Анемометр
• Махметр
• Статическое давление
• Динамическое давление
• Общее давление

Внешние ссылки

Технологический портал

Достоинства и недостатки аппарата Пито

К преимуществам трубки Пито относятся:

• простота в изготовлении;
• конструктивная прочность. Трубка Пито изготавливается из твердых материалов: никелированной латуни или нержавеющей стали;
• хорошо подходят к измерению высоких скоростей жидкостей или газов (воздуха) даже при высоких температурах до 800 градусов по Цельсию;
• имеют несколько модификаций: стационарных (непосредственно установленных на трубопровод, газоход в месте измерений) и переносных, вставляемых через специальные штуцера – для измерений расхода и давления газа (воздуха).

К недостаткам можно отнести:

очень высокая восприимчивость к засорениям трубок твердыми и грубодисперсными примесями и частицами, присутствующими в жидкости или газе; возможность использования ограничена в тех местах, где очень важно не создавать большого гидравлического или аэродинамического сопротивления движущемуся навстречу потоку жидкости или газа; качество и точность показаний измеренной величины напрямую зависит от температуры жидкости (газа) и ориентации трубки в пространстве трубы. Широкое применение прибор трубка Пито нашел в различных отраслях промышленности, к примеру – в авиационном строении применяется в качестве приемников потоков воздуха для определения скорости полета и его высоты

Широкое применение прибор трубка Пито нашел в различных отраслях промышленности, к примеру – в авиационном строении применяется в качестве приемников потоков воздуха для определения скорости полета и его высоты.

Источник

Устройство трубки Пито

Устройство трубки Пито очень простое. Состоит из двух трубок — первой прямой пустотелой, которая называется пьезометром, и второй выгнутой также пустотелой. Эти трубки монтируются в один корпус, в котором находится исследуемая жидкость или газ. В практическом использовании все изготавливаемые трубки имеют свои поправочные коэффициенты на потерю энергии и разность расположения трубок.

На рисунке 3 изображено устройство трубки Пито.

Устройство трубки Пито

Трубки с наконечниками и насадками изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х или латуни марки Л-59. Все соединения трубок с насадками и наконечниками, как правило, выполняются пайкой для точной герметизации относительно окружающего воздуха.

Напорная трубка Пито

Напорная трубка Пито (пневмометрическая трубка полного напора, дифференциальная трубка) предназначена для измерений объемного расхода жидкости и газа в одной точке поперечного сечения цилиндрических труб диаметром не менее 300 мм в случаях, когда стенки трубы газохода не подвержены интенсивной коррозии или отложению на них веществ, выделяющихся из измеряемой среды по ГОСТ 8.361-79.

Пневмометрическая напорная трубка Пито применяется при определении скорости и объемного расхода в газоходах и вентиляционных системах в комплекте с дифференциальными цифровыми манометрами типа ДМЦ-01А, ДМЦ-01О, ДМЦ-01М или др.

Пневмометрическая напорная трубка Пито с термопарой предназначена только для работы в комплекте с дифференциальными манометрами ДМЦ-01М, имеющими канал автоматического ввода температуры. При измерениях скорости и объемного расхода газопылевых потоков такими комплектами отпадает необходимость измерения температуры потока дополнительным термометром и ввода значения в память ДМЦ-01М вручную (см. подробно о работе дифференциальной трубки Пито с термопарой).

Исполнения и модификации напорной трубки Пито

Выпускаются две конструкционные модификации пневмометрических напорных трубок Пито:

— трубка Пито с изогнутым носиком, воспринимает полное давление отверстием в торце изогнутой трубки, статическое давление — отверстиями в стенке внешней трубки; — трубка Пито цилиндрическая (с прямым носиком), полное давление воспринимает через отверстие в стенке внешней трубки, а статическое — отверстием в торце прямой трубки.

Также существуют два исполнения напорных трубок Пито: В (вентиляционное) и П (промышленное), отличающиеся диапазонами измерений скорости воздушного потока (см. ниже таблицу с техническими характеристиками).

Номер по Госреестру 21099-06. Пневмометрические трубки Пито поставляются с первичной поверкой производителя. Межповерочный интервал — 1 год. Гарантийный срок эксплуатации — 3 года со дня продажи.

Стоимость напорной (пневмометрической) трубки Пито зависит от длины трубки и ее исполнения, а также от других ценообразующих факторов (см. форму заказа напорной трубки Пито, как выбрать, заказать, купить). Цена напорной трубки Пито с поверкой* — от 6140 руб. (см. полную таблицу цен). (цена на трубку Пито указана c учетом первичной поверки производителя, без учета НДС=20%, учета скидок, акций и специальных предложений — конкретные условия и цены, а также наличие на складе пневмометрических трубок Пито уточняйте у менеджеров).

*- первичная поверка производителя.

Гидрометрическая трубка Пито

Гидрометрическая трубка Пито — прибор для измерения скоростного напора, определяющегося как разница между полным и пьезометрическим напорами (давлениями).

Рассмотрим принципиальную схему измерений с помощью гидрометрической трубки.

В трубопроводе установлены две трубки: пьезометр — для измерения пьезометрического напора, изогнутая трубка — для измерения и полного напора (давления). Трубка установлена против течения, таким образом, чтобы жидкость втекала в нее.

В том случае, если жидкость в трубе покоится, то уровни в обеих трубках будут одинаковы — полный напор равен статическому. При движении жидкости за счет скоростного напора потока, величина полного напора увеличится и будет выше величины пьезометрического, уровень жидкости во второй трубке будет выше, чем в пьезометре 1. Создается разность уровней Δh, которая зависит от скорости течения жидкости U.

Установим связь между этими величинами. Запас кинетической энергии частицы можно вычислить используя зависимость:

• m — масса частицы
• U — скорость движения частицы жидкости

При попадании частиц жидкости в изогнутую трубку, скорость движения этих частиц снижается и падает до 0, кинетическая энергия переходит в потенциальную, вызывая подъем жидкости в этой трубке на дополнительную высоту Δh. Запас потенциальной энергии частицы, поднятой на высоту Δh:

где g — ускорение свободного падения

Учитывая, что кинетическая энергия перешла в потенциальную — Эп=Эк можно вычислим величину разности уровней в трубках Δh

Полученную формулу можно использовать для определения скорости движения жидкости U, при известном перепаде уровней, который легко измерить.

Технические характеристики

приведены в таблице 1

Таблица 1

Как измеряется давление потока?

В конструкциях трубки Пито (с двойными стенками) ударное давление направлено вперёд, в поток. В обычных конструкциях ось движения рабочей среды совмещается с осью внешней трубки. Оба сигнала давления направляются по трубопроводу на индикатор или преобразователь.

Для промышленных применений статическое давление  может быть измерено тремя способами:

1. Через отводы в стенке трубы.
2. Статическими зондами Пито, вставленными в технологический поток.
3. При помощи небольших отверстий, расположенных либо на самой трубке Пито, либо на отдельном аэродинамическом элементе.

Точность функционирования расходомеров данной конструкции зависит от формы аэродинамических тел, окружённых постоянным потоком рабочей среды, а также от характеристик её вязкости, скорости и сжимаемости. Ключом к повышению точности показаний является минимизация кинетической составляющей при измерении давления.

Специально разработанные датчики Пито пригодны и для работ в пульсирующих потоках. Для этого используется зонд Пито, заполненный силиконовым маслом, который служит для передачи давления процесса. В высокочастотных пульсирующих применениях масло служит также средством демпфирования пульсаций и усреднения давления.

Похожие записи:

Mercedes-benz c-class с улучшенной динамикой и высоким комфортом: новый infiniti q60 2021 года Долгая дорога к «дюне»: фантастическая сага и фильмы про любовь Что такое у машины airbag Топ-13 новых автомобилей стоимостью до 500 тысяч рублей Тюнинг уаз хантер (hunter): интересный внедорожный вариант Двигатель непосредственного впрыска d-4 — энциклопедия японских машин — на дром