Устройство для демонстрации уравнения бернулли применительно к закрытым потокам

Изобретение относится к устройствам для обучения по инженерному курсу «Гидравлика» при проведении лабораторных работ. Сущность изобретения состоит в том, что устройство, содержащее напорный бак с подводом воды, внутри которого предусмотрена водосливная воронка для поддержания уровня воды и трубопровод, на котором установлены пьезометры для регистрации давления по длине трубопровода может изменять угол наклона трубопровода. Для изменения в ходе опытов угла наклона трубопровода он через гибкий шланг подключен к напорному баку. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для обучения по инженерному курсу «Гидравлика» при проведении лабораторных работ.

Известно устройство (в гидравлической лаборатории Воронежского государственного технического университета), состоящее из напорного бака, исследуемого наклоненного под постоянным углом к горизонту участка трубы в виде расходомера Вентури с установленными в нем в соответствующих местах пьезометрами и трубками полного давления (трубками Пито), в виде сообщающихся сосудов из прозрачных трубок, с помощью которых можно определить все компоненты, составляющие уравнение Бернулли, и по ним построить пьезометрическую и напорную линии.

Недостатком такого устройства является постоянный угол наклона исследуемого участка к горизонту, и, следовательно, невозможность визуального наблюдения за переходом одного вида удельной энергии в другие в ходе опытов при изменении угла наклона исследуемого участка и не прекращая подачи воды во время экспериментов.

Изобретение предназначено для наглядного (визуального) наблюдения в ходе опытов за изменением всех компонентов, составляющих общую удельную энергию по уравнению Бернулли, при изменении, например, наклона трубы, не прекращая подачу воды на экспериментальную установку.

Технический результат заключается в обеспечении возможности визуального наблюдения за переходом одного вида удельной энергии в другие в ходе опытов при изменении угла наклона исследуемого участка, не прекращая подачи воды во время экспериментов.

Это достигается тем, что в устройство включен напорный бак с подводом воды, переливная воронка в баке для поддержания уровня воды и трубопровод, на котором установлены пьезометры для регистрации давления по длине трубопровода. Для изменения угла наклона трубопровода в ходе опытов трубопровод через гибкий шланг подключен к напорному баку.

На фиг. 1 представлен фронтальный вид предлагаемого устройства. Устройство состоит из напорного бака 2 с подводом воды 1. Внутри бака находится переливное устройство 3 в виде воронки для поддержания постоянного уровня 4.

К напорному баку с помощью гибкого шланга (или специального шарнира) 5 подключен исследуемый участок трубы 6. На исследуемом участке в трех сечениях установлены трубки полного давления (трубки Пито) 7 и пьезометры 8. В конце исследуемого участка предусмотрен кран 9. Величины нужных показателей (положение уровней жидкости во всех трубках и пьезометрах) определяются с помощью координатной шкалы, нанесенной на щите 10, постоянно закрепленном относительно горизонтальной плоскости сравнения 0-0 11.

Устройство работает следующим образом. При поднятии конца исследуемого участка трубы 7 до уровня воды в напорном баке 2, движение воды по исследуемому участку приостановится, т.е. уровень воды во всех трубах полного давления и в пьезометрах сравняется с уровнем воды в баке, как в сообщающихся сосудах.

Как только опустить конец исследуемой трубы 7 даже на небольшую величину (уменьшить удельную потенциальную энергию положения), появится напор, начнется движение воды с некоторой скоростью, т.е. появится кинетическая энергия, пропорциональная скорости в квадрате и потери энергии.

По мере опускания конца трубы 6 (уменьшение удельной потенциальной энергии положения) скорости будут увеличиваться, увеличиваться будет и кинетическая энергия и потери энергии, которые практически пропорциональны скоростному напору (кинетической энергии), что подтверждается уравнением Бернулли.

где Z1 и Z2 - удельные потенциальные энергии положения для первого и второго по течению поперечных сечений относительно плоскости сравнения 0-0 (фиг. 1.);

и - удельные потенциальные энергии давления в тех же сечениях;

и - кинетические энергии там же;

hf - потери энергии из-за вязкости жидкости У.

При поднятии конца трубы 6 по вертикали все повторится в обратном порядке. С увеличением потенциальной энергии положения будут уменьшаться кинетическая энергия и потери ее.

Таким образом, наблюдаемая визуально картина изменения видов энергии в ходе эксперимента без прекращения подачи воды на установку может свидетельствовать о том, что уравнение Бернулли не является законом сохранения энергии, а скорее законом перехода одного вида энергии в другие, в том числе и ее потери.

Устройство для демонстрации уравнения Бернулли применительно к закрытым потокам, включающее напорный бак с подводом воды, переливную воронку для поддержания в баке уровня воды и трубопровод, на котором установлены пьезометры для регистрации давления по длине трубопровода, отличающееся тем, что для изменения угла трубопровода во время опытов, трубопровод через гибкий шланг подключен к напорному баку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования и моделирования процесса теплообмена. Лабораторная установка включает кожух с входным и выходным патрубками и размещенными внутри теплообменными элементами, термопары, установленные во входном и выходном патрубках кожуха, а также на входе и выходе теплообменных элементов, расходомер холодного потока и автоматизированную систему управления, соединенную каналами связи с термопарами и расходомером.

Стенд предназначен для моделирования рабочих процессов в тепловом двигателе для оптимизации режимов и элементов конструкции. Стенд включает корпус, рабочее тело в виде смеси газового и жидкого компонентов, емкость для размещения рабочего тела в виде системы камер, сообщающихся между собою посредством магистралей и управляющих элементов в виде клапанов, поршень, установленный в одной из камер с возможностью перемещения и образования надпоршневой и подпоршневой полостей, шатун, связанный механически с поршнем и маховиком, и теплообменник.

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по разделу «Влажный воздух» дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теплотехника».

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по разделу «Влажный воздух» дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теплотехника».

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий. .

Изобретение относится к области термодинамики применительно к поведению микрочастиц вещества в тепловом поле и может быть использовано для установления природы их хаотического движения в вакууме.

Изобретение относится к лабораторным установкам и предназначено проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника».

Изобретение относится к области демонстрационных средств в области физики и предназначено для демонстрации процесса теплопроводности в ферромагнетиках, помещенных в магнитное поле.

Изобретение относится к установке, предназначенной для демонстрации изотермического процесса в процессе обучения. .

Предложено устройство для демонстрации и исследования движения ансамбля математических маятников при продольных колебаниях его подвеса, содержащее ансамбль маятников в виде грузов с подвесами, имеющее общий источник продольных механических колебаний.

Группа изобретений относится к учебным пособиям, оборудованию для опытов и направлено на расширение функциональных возможностей, упрощение компоновки и повышение удобства использования конструктора.

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для демонстрационно-практического обучения студентов вузов и колледжей. Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения политропного процесса и комбинированного теплообмена, содержащее персональный компьютер, к которому подключены монитор, звуковые колонки, блок аналого-цифровых преобразователей, клавишный блок управления, содержит установку для исследования политропного процесса, снабженную ручным насосом, представляющим собой гидроцилиндр с поршнем, снабженным ручкой, который с помощью всасывающего, напорного и сливного шлангов соединен с канистрой-бидоном и цилиндром, на верхнем фланце которого установлены манометр и датчик давления, соединенный с блоком аналогово-цифровых преобразователей, и установку для исследования тепловых процессов, выполненную в виде комбинированного теплообменника на подставке, представляющего собой алюминиевую трубу, внутри которой установлен электронагреватель, причем пространство между ним и трубой заполнено теплоизолирующим материалом, а на поверхности трубы имеется отверстие со штуцером для возможности доступа к электронагревателю и замера температуры его нагрева.

Предлагаемое изобретение относится к игрушкам и может быть использовано в развлечениях, а также в качестве средства обучения и объекта исследований в механике. Сущностью является многореверсный кельт, установленный на опоре с вогнутой сферической поверхностью, с выпуклым основанием тела кельта, имеющим различающиеся в продольном и поперечном сечениях радиусы кривизны и плоскость симметрии основания тела кельта, не совпадающую с главной центральной осью инерции тела.

Изобретение относится к устройствам для проведения лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов». Оно состоит из основания, вертикальной стойки, приваренной к основанию, наверху которой имеется отверстие для шарнирного соединения рычага-нагружателя со стойкой.

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям и к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения углеродных нанотрубок и наноконусов.

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. Стеклянная трубка с изменяющемся сечением и прогнутой вверх узкой частью заполнена подкрашенным раствором медного купороса и через медные контакты подключена к сети напряжением 220В.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. На противоположных сторонах подвижной муфты первыми концами шарнирно соединены две тяги.

Электронный имитатор механического стрелочного манометра предназначен для использования в обучающих тренажерах, где необходимо визуально имитировать механические стрелочные манометры, управляемые внешним подаваемым напряжением UBX.

Изобретение относится к демонстрационным устройствам для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях. Каждый корпус из линейки корпусов имеет форму параллелепипеда с верхними крышками.

Изобретение относится к устройствам для обучения по инженерному курсу «Гидравлика» при проведении лабораторных работ. Сущность изобретения состоит в том, что устройство, содержащее напорный бак с подводом воды, внутри которого предусмотрена водосливная воронка для поддержания уровня воды и трубопровод, на котором установлены пьезометры для регистрации давления по длине трубопровода может изменять угол наклона трубопровода. Для изменения в ходе опытов угла наклона трубопровода он через гибкий шланг подключен к напорному баку. 1 ил.

Наверх