Zwężka Venturiego

Ten artykuł od 2018-03 zawiera treści, przy których brakuje odnośników do źródeł. Należy dodać przypisy do treści niemających odnośników do źródeł. Dodanie listy źródeł bibliograficznych jest problematyczne, ponieważ nie wiadomo, które treści one uźródławiają. Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary) Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Zwężka Venturiego, dysza Venturiego – przepływomierz – przyrząd służący do pomiaru szybkości przepływu płynu (cieczy lub gazu), wynaleziony przez Giovanniego Battistę Venturiego. Zasada jej działania jest ilustracją prawa Bernoulliego^[1]:

${\displaystyle \rho gz+{\frac {\rho v^{2}}{2}}+p={\text{const}},}$

gdzie:

${\displaystyle z}$ – wysokość w układzie odniesienia, w którym liczona jest energia potencjalna,

${\displaystyle v}$ – prędkość płynu,

${\displaystyle g}$ – przyśpieszenie ziemskie,

${\displaystyle \rho }$ – gęstość płynu,

${\displaystyle p}$ – ciśnienie płynu w rozpatrywanym miejscu.

W rurze o stałej powierzchni przekroju poprzecznego ${\displaystyle (A_{1}),}$ w której przemieszcza się płyn z szybkością ${\displaystyle v_{1},}$ znajduje się przewężenie o powierzchni przekroju poprzecznego ${\displaystyle (A_{2}),}$ gdzie płyn przyśpiesza do wartości ${\displaystyle v_{2}.}$

Przyśpieszenie to wynika bezpośrednio z równania ciągłości strugi, gdzie strumień objętości lub masy w każdym rozpatrywanym przekroju przepływu musi być sobie równy:

${\displaystyle Q={\frac {V}{t}}={\dot {V}}=A_{1}v_{1}=A_{2}v_{2}={\text{const}}.}$

Dla płynów nieściśliwych (o stałej objętości), gęstość nie ulega zmianie dlatego może być pominięta

${\displaystyle {\dot {m}}=\rho {\dot {V}}=\rho _{2}A_{1}v_{1}=\rho _{2}A_{2}v_{2}={\text{const}}.}$

W przypadku płynów ściśliwych, o ile zmiana gęstości w przepływie jest znacząca powinna być uwzględniona

W klasycznej zwężce Venturiego do pomiaru wykorzystuje się manometr różnicowy. Za pomocą pomiaru różnicy ciśnień statycznych przed zwężeniem ${\displaystyle p_{1}}$ i na zwężeniu ${\displaystyle p_{2}}$ oraz znanym stosunku przekrojów ${\displaystyle A_{1}}$ i ${\displaystyle A_{2},}$ możliwe jest wyznaczenie, prędkości płynu ${\displaystyle v_{1}}$ i ${\displaystyle v_{2},}$ strumienia objętości ${\displaystyle Q}$ i strumienia masy ${\displaystyle {\dot {m}}.}$

Przez pomiar różnicy poziomów cieczy manometrycznej ${\displaystyle h,}$ można wyznaczyć różnicę ciśnień statycznych ${\displaystyle \Delta p=\mid p2-p1\mid =\rho gh.}$

Z prawa Bernoulliego oraz warunku ciągłości przepływu wynika, że różnica kwadratów szybkości płynu przed zwężką i na niej jest wprost proporcjonalna do różnicy ciśnień przed zwężką i na niej. Innymi słowy, w miejscu mniejszego przekroju rurki ciśnienie jest mniejsze, a spadek zależy od szybkości przepływu płynu.

Przepływ (strumień objętości) określa wzór:

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

gdzie:

${\displaystyle A}$ – pole przekroju poprzecznego rurki,

${\displaystyle p}$ – ciśnienie,

${\displaystyle \rho }$ – gęstość płynu.

Obecnie w celach pomiarowych wykorzystuje się działające na tej samej zasadzie kryzy.

Zjawisko Venturiego znalazło szerokie zastosowanie w miejscach, gdzie wymagane jest wytworzenie podciśnienia, na przykład w różnego rodzaju strumienicach, między innymi laboratoryjnych wodnych pompkach próżniowych lub w eżektorach absorberów zanieczyszczeń z przemysłowych gazów odlotowych (skruberów Venturiego). Jest również stosowana do sterowania w przepływowych bojlerach gazowych. Gdy wskutek przepływu wody spada jej ciśnienie, wówczas otwiera się zawór gazowy.

Zobacz też

• paradoks hydrodynamiczny

Przypisy

Bibliografia

• Krystyna Jeżowiecka-Kabsch, Henryk Szewczyk: Mechanika płynów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001