Трубка пито принцип действия: что это такое, принцип действия, схема и т.д.

Трубка Пито. Принцип работы

Расчет скорости

Терминология

Пито регистрирует общее давление , которое создается совместным воздействием атмосферного давления и давления, возникающего в результате скорости ветра на датчике (или динамического давления ).

Статический выпуск (в сочетании с Pitot или без него) улавливает статическое давление, которое является атмосферным давлением в обычном смысле этого слова.

Анемометр измеряет разницу между этими двумя давлениями, а именно динамическое давление, и преобразует ее в указанную воздушную скорость . Эта скорость отличается от естественной скорости (которая увеличивается с высотой) и от скорости относительно земли (на которую влияет ветер ).

Случай несжимаемого потока

Принцип работы антенны Прандтля: трубка Пито на фронте потока обеспечивает полное давление P _t , боковой выход обеспечивает статическое давление; манометр дифференциального давления показывает разницу между ними, то есть динамическое давление. {\ frac {\ gamma} {\ gamma -1}}}

M = число Маха

p _t = полное давление

p _s = статическое давление

γ = отношение теплоемкостей жидкости C _p / C _v .

На практике нас больше не интересует измерение динамического давления, определяемого как p _t – p _s  ; Системы, разработанные для этого диапазона скоростей, измеряют статическое и полное давление отдельно и передают значения в компьютер.

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.

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.

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.

Самолеты и аварии

Пито-статическая система – это система чувствительных к давлению инструментов, которая чаще всего используется в авиации для определения воздушной скорости , числа Маха , высоты и тренда высоты . Система статики Пито обычно состоит из трубки Пито, статического порта и инструментов статики Пито. Ошибки в показаниях статической системы Пито могут быть чрезвычайно опасными, поскольку информация, полученная от статической системы Пито, например, воздушная скорость, потенциально критична для безопасности.

Несколько инцидентов и происшествий с коммерческими авиакомпаниями были связаны с отказом статической системы Пито. Примеры включают рейс 2553 Austral Líneas Aéreas , рейс 6231 Northwest Airlines , рейс 301 Birgenair и один из двух X-31 . Французское агентство по безопасности полетов BEA заявило, что обледенение трубки Пито стало одной из причин крушения рейса 447 авиакомпании Air France в Атлантическом океане . В 2008 году компания Air Caraïbes сообщила о двух случаях неисправности обледенения трубки Пито на своих самолетах А330.

На рейсе 301 авиакомпании Birgenair произошел фатальный отказ трубки Пито, который, как подозревали исследователи, произошел из-за того, что насекомые создали гнездо внутри трубки Пито; Главный подозреваемый – черно-желтая грязевая оса.

На рейсе 603 Aeroperú произошел фатальный отказ системы статического электричества из-за того, что уборочная бригада оставила статический порт заблокированным лентой.

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

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.

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

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.

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). {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 . {2}} {2g}}}
  si – это скорость потока, направленного ко входу в трубу, и сила тяжести Земли.V{\ displaystyle V}грамм{\ displaystyle g}

  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

  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.

  Скорость полета самолета и трубка Пито

  Скорость полета. Одна из важнейших характеристик  для любого летательного аппарата.  Мы все привыкли, что самолет обязательно означает «быстро». Все ассоциации работают только в этом направлении. Скорость многим нравится. Практически любой человек не прочь прокатиться «с ветерком» на своем авто (если, конечно, полиция не помешает 🙂 ) . И информацию о движении здесь получить несложно. Достаточно взглянуть на спидометр, который механическим или электронным способом соединен с колесом. Скорость вращения колеса дает нам в конечном итоге скорость, с которой автомобиль движется по дороге.

  Но а как же быть с самолетом? Нет ведь в воздухе дорог, по которым можно было бы ехать :-). Единственная среда, с которой летательный аппарат контактирует непосредственно — это воздух. Вот от него-то он большую часть информации о своем движении и получает. Что касается конкретно скорости полета, то вполне понятно, что чем быстрее самолет летит, тем сильнее на него давит встречный воздушный поток (скоростной или динамический напор). Отсюда логично было бы определять скорость полета в зависимости от величины этого давления. Так же как, кстати, и с атмосферным давлением и высотой. Ведь чем выше летит самолет, тем атмосферное давление ниже. О высоте, однако, поговорим в одной из следующих статей, а пока на повестке дня скорость полета.

  Для сбора и обработки такого рода данных на современных самолетах существуют специальные системы. Одно из названий для них — система воздушных сигналов (СВС).
  

  Работа датчиков такой системы, собирающих данные для определения скорости полета основана на двух уже почтенного возраста изобретениях. Первое — это трубка Пито. Она изобретена в 1732 году французским ученым А.Пито. Он занимался гидравликой, то есть изучал течение жидкости в трубах. Как известно законы гидравлики при определенных условиях вполне применимы для газов, то есть для воздуха. Его мы в дальнейшем и будем иметь ввиду. 

  Схема классической трубки Пито

  Трубка Пито представляет собой L — образную трубку, один конец которой помещен в скоростной (воздушный :-)) поток. Этот поток в трубке тормозится, создавая в ней избыточное давление, по величине которого и можно судить о скорости потока, то есть по сути дела скорости полета, если эта трубка установлена на летательном аппарате. Вобщем-то принцип достаточно простой :-).

  Однако здесь надо не забывать еще об одной важной вещи. Все, что находится внутри земной атмосферы, существует в ней под постоянным  атмосферным (статическим) давлением. Мы его практически не ощущаем (если, конечно, все в порядке со здоровьем :-)), но оно есть и так или иначе оказывает влияние практически на все физические процессы, происходящие вокруг нас, то есть на всю нашу жизнь. Прямо как в фильме «ДМБ» :-):

  — Видишь суслика?
  — Нет…
  — И я не вижу…  А он — есть!

  Если серьезно, то то давление, которое мы получаем при торможении воздушного потока в трубке Пито – это так называемое полное давление. Оно, на самом деле, равно сумме двух других давлений.

  Полное давление = динамическое давление (скоростной напор) + статическое давление.

  Это, между прочим, упрощенное изложение уравнения Бернулли, того самого ученого, о котором мы уже упоминали в статье о подъемной силе. Все правильно, ведь в обоих статьях мы говорим о газовых потоках, а это стихия любого летательного аппарата :-).

  Динамическое давление, его еще называют скоростной напор, это то самое давление, которое и дает нам скорость полета. Статическое давление – это наше незаметное (как суслик :-)) давление. И при измерении скорости его обязательно надо учитывать, ведь оно в разных точках пространства может иметь различные значения, особенно с изменением высоты полета, и тем самым оказывать влияние на величину измеренной скорости полета.

  Теперь для простоты понимания приведу пару формул. Именно для простоты понимания, хоть это и не в традициях сайта :-). Итак обзовем (как говорил мой преподаватель по физике) полное давление Р, динамическое — Р₁, статическое — Р₀ , скорость полета (потока) – V. И еще нам понадобится такой физический параметр, как плотность воздуха ρ. Я думаю все еще со школы помнят, что это такое :-).

  Скоростной напор выражается такой формулой Р₁ = ρV²/2.

  В итоге мы имеем такое уравнение: Р =  Р₀ + Р₁ = Р₀ +  ρV²/2

  Из него очень просто получить искомую скорость полета: V = √((2(Р — Р₀))/ρ)

  Исходя из этого несложного выражения работают все авиационные воздушные (аэродинамические) измерители скорости. Как пример можно привести достаточно простой указатель скорости для малоскоростных самолетов УС-350.

  Указатель скорости УС-350.

  Как видите, нам, чтобы определить скорость полета, нужно измерить полное давление потока и статическое давление. Классическая трубка Пито дает только полное давление. Поэтому статику приходится измерять отдельно. Во избежание этого неудобства трубка Пито была усовершенствована.

  Это второе изобретение (а точнее усовершенствование) из тех двух, о которых я говорил выше. Его сделал немецкий ученый-физик Людвиг Прандтль, которого даже иногда называют отцом современной аэродинамики. Он объединил измерение полного давления потока и статического давления в одной трубке. Для этого в ней есть одно отверстие в направлении потока для полного давления и ряд отверстий на поверхности, обычно расположенных по кольцу, для статического давления. Оба эти давления обычно отводятся в герметичные емкости, разделенные чувствительной мембраной и уже ее движение передается на стрелочный указатель скорости полета. Вот и все. Все гениальное просто, как известно :-)… Такое устройство называют трубкой Прандтля или Пито-Прандтля. На рисунке: 1 — трубка Прандтля, 2 — воздуховоды, 3 — шкала указателя скорости (УС), 4 — чувствительная мембрана.

  Схема работы трубки Прандтля (ПВД).

  Работа указателя скорости неплохо показана в этом небольшом ролике.

  На современных летательных аппаратах эти устройства получили новое, более простое и правильное название: приемники воздушного давления (ПВД). Они дают первичные данные в сложный комплекс системы воздушных сигналов. Трубки Пито в чистом виде сейчас практически не применяются. Хотя кое-где в малой авиации они еще встречаются. В комплекте к ним тогда обязательно идут приемники статического давления в виде плиты с рядом отверстий на обшивке летательного аппарата.

  Трубка Пито под крылом самолета Cessna 172.

  Чаще используются так называемые комбинированные ПВД. Они по конструкции представляют собой типичные трубки Прандтля. Эти устройства обязательно снабжаются мощной системой электрического обогрева, так как небольшие отверстия для замера давлений при обледенении самолета вполне могут быть закупорены льдом, что, конечно, может помешать их корректной работе. На стоянках приемники воздушных давлений закрываются специальными заглушками или чехлами для исключения попадания посторонних предметов и грязи в отверстия.

  Типичный ПВД современного самолета.

  Приемник воздушного давления на СУ-24М (цифры 1 и 2).

  Все данные, выдаваемые ПВД, как я уже говорил, в итоге передаются на стрелки специальных приборов – указателей скорости полета. Они довольно разнообразны, как разнообразны и определения для скоростей полета летательного аппарата. Ведь он передвигается не только относительно земли, но и относительно атмосферы, которая сама по себе среда очень нестабильная.

  Итак, скорости летательного аппарата.

  Воздушная скорость (самая важная :-)). Она делится на два вида:

  Истинная воздушная скорость ( True Airspeed (TAS) )  и Приборная воздушная скорость ( Indicated Airspeed (IAS) )

  Приборная скорость – эта та скорость, которую летчик видит в своей кабине на приборе-указателе скорости. Она используется для пилотирования летательного аппарата непосредственно в данный момент времени.

  Истинная скорость – это фактическая скорость полета самолета относительно воздуха. Она используется для навигации. Зная ее, например, рассчитывается время прибытия в конечный пункт маршрута и возможные при этом отклонения. Измерить эту скорость обычно невозможно. Она рассчитывается с использованием приборной скорости, давления воздуха и его температуры. При этом учитываются погрешности указателя приборной скорости. Они всегда есть, как у любого измерительного прибора на нашей земле :-). Эти погрешности (или ошибки) бывают:

  Инструментальные. Возникают из-за несовершенства и особенностей изготовления самого прибора.

  Аэродинамические. Это ошибки, возникающие при замере статического давления. Обусловлены конструкцией самолета, местом расположения датчиков и скоростью полета.

  Методические. Эти ошибки обусловлены тем, что каждый указатель скорости рассчитывается и тарируется  под определенные условия. В физике такие условия называются нормальными. Это когда атмосферное давление равно 760 мм рт.ст., а температура воздуха 15°  С. Но на самом деле с подъемом на высоту эти условия меняются. Меняется и плотность воздуха и следовательно скорость, которую показывает прибор, то есть приборная. С подъемом на высоту приборная скорость всегда меньше истинной.  Они равны только при нормальных атмосферных условиях. Все эти погрешности учитываются в виде поправок при навигационных расчетах.

  Путевая скорость (Ground Speed (GS)). Это скорость летательного аппарата относительно земли. Она рассчитывается на основании истинной скорости с учетом скорости ветра и используется при решении навигационных задач.

  Крейсерская скорость. При этой скорости величина отношения потребной тяги к скорости полета минимальна. То есть летательный аппарат на этом режиме максимально экономичен при сохранении скорости, достаточной для выполнения задачи. Крейсерская скорость обычно равна 0,7-0,8 от максимальной. На ней выполняются долговременные полеты по маршрутам.

  Вот пока, пожалуй, и все. Однако в завершение скажу об одной важной детали. Говоря в этой статье о воздушных потоках и скоростях, мы имели ввиду скорости до 350-400 км/ч. Дело в том, что начиная с этих скоростей проявляется новый эффект воздушного потока – сжимаемость. Она порождает новую методическую ошибку в измерении скорости, которую тоже надо учитывать. Влияние сжимаемости с ростом высоты и скорости полета растет, переходя в эффекты сверхзвука. Но скорость полета на сверхзвуке, трубка Пито на этом режиме и другие приборы измерения скорости — это уже тема следующей статьи…

  До новых встреч :-)…

  P.S. В заключении предлагаю вам посмотреть дополнительный ролик, рассказывающий о трубках Пито и Прандтля.

  This entry was posted in АЭРОДИНАМИКА. ЭЛЕМЕНТАРНО., МИР АВИАЦИИ and tagged трубка Пито. Bookmark the permalink.

  Трубка Пито Принцип работы — InstrumentationTools

  от редакции

  Трубка Пито названа в честь Анри Пито, который использовал изогнутую стеклянную трубку для измерения скорости в реке во Франции в 1700-х годах. Трубки Пито могут быть очень простыми устройствами без движущихся частей, используемых для измерения скорости потока.

  Трубки Пито являются распространенным типом погружных расходомеров. На анимации ниже показаны основы работы трубки Пито, когда давление создается в трубке, обращенной к потоку, за счет скорости жидкости.

  Это «скоростное» давление сравнивается с эталонным давлением (или статическим давлением) в трубе, и скорость может быть определена с помощью простого уравнения.

  Трубка Пито

  Примечание. В анимации справа налево: трубка, вставленная в центр трубы, используется для измерения общего давления, а следующая вторая трубка используется для измерения статического давления.

  Когда скорость потока через трубу изменяется, давление в трубке полного давления и трубке статического давления изменяется в зависимости от скорости потока. Разница между полным давлением и статическим давлением используется для измерения пропорционального расхода потока, проходящего через трубу.

  Преобразователь типа DP используется для измерения разницы между общим давлением и статическим давлением, которая преобразуется в пропорциональный расход.

  На практике две трубки, вставленные в трубу, будут громоздкими, а простая трубка Пито будет состоять из одного блока, как показано на рисунке ниже. Здесь отверстие для измерения давления скорости и отверстия для измерения эталонного или статического давления объединены в одном и том же устройстве.

  Поскольку простая трубка Пито (рисунок выше) отбирает пробы только в одной точке, а профиль потока жидкости (и, следовательно, профиль скорости) меняется по всей трубе, точное размещение сопла имеет решающее значение. Чтобы избежать подобных проблем, мы используем усредняющие трубки Пито.

  Обратите внимание, что между скоростью и перепадом давления существует отношение квадратного корня (см. уравнение ниже). Это ограничивает точность до небольшого диапазона изменения.

  Where:

  u 1 =	The fluid velocity in the pipe
  Δp =	Dynamic pressure – Static pressure
  ρ =	Density

  Существуют некоторые практические ограничения на использование трубки Пито:

  1. Если скорость низкая, разница в давлении очень мала и ее трудно точно измерить датчиком. Ошибки в приборе могут быть больше, чем в измерении! Таким образом, статические трубки Пито не очень хорошо работают при очень низких скоростях.
  2. Если скорость очень высокая (сверхзвуковая), мы нарушили предположения уравнения Бернулли, и измерение снова неверно. В передней части трубы возникает ударная волна, которая меняет общее давление. Существуют поправки на ударную волну, которые можно применить, чтобы позволить нам использовать статические трубки Пито для высокоскоростных самолетов.
  3. Если трубки забиваются или защемляются, результирующие давления на датчике не являются полным и статическим давлением внешнего потока. Затем выходной сигнал преобразователя используется для расчета скорости, которая не является фактической скоростью потока.

  Усредняющая трубка Пито

  Усредняющая трубка Пито (нижний рисунок) была разработана с несколькими расположенными выше по течению чувствительными трубками для преодоления проблем, связанных с правильным размещением трубки Пито простого типа.

  Эти сенсорные трубки измеряют различные скорости давления в трубе, которые затем усредняются внутри трубного узла, чтобы получить репрезентативную скорость потока для всего поперечного сечения.

  Преимущества трубки Пито

  • Небольшое сопротивление потоку.
  • Недорогая покупка.
  • Простые типы могут использоваться на трубах разного диаметра.

  Недостатки трубки Пито:

  • Диапазон изменения ограничен примерно 4:1 отношением квадратного корня между давлением и скоростью.
  • Если пар влажный, нижние отверстия могут эффективно забиться. Чтобы противостоять этому, некоторые модели могут быть установлены горизонтально.
  • Чувствителен к изменениям турбулентности и требует тщательной установки и обслуживания.
  • Низкий перепад давления, измеряемый прибором, увеличивает неопределенность, особенно для пара.
  • Установка внутри трубопровода имеет решающее значение.

  Применения для трубки Пито:

  • Периодическое использование для индикации расхода
  • Определение диапазона, в котором можно использовать более подходящий расходомер пара.

  Ссылка: SpiraxSarco

  Статьи, которые вам могут понравиться:

  Coriolis Meter Construction

  Принцип оптического потока

  Ультразвуковой метр

  . содержимое прямо на вашу электронную почту.

  Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.

  Неверный адрес электронной почты

  Категории Анимация, Измерение расхода

  2023 © Воспроизведение без явного разрешения запрещено. — Курсы PLC SCADA — Сообщество инженеров

  РАБОТА С ТРУБКОЙ ПИТО И ПРИНЦИП

  Мы обсуждали различные основные понятия, такие как как

  Уравнение движения Эйлера, Уравнение Бернулли из уравнения Эйлера, вывод разряда через вентуриметр и вывод разряда через измеритель отверстия, в теме гидромеханики, в наших недавних постах.

  Мы уже видели применение теории Бернулли. уравнение в принципе работы вентуриметра и диафрагменного измерителя. Сейчас мы пойдем дальше, чтобы узнать о других практических применениях теории Бернулли. уравнение, в предмете механики жидкости, с помощью этого поста.

  Сегодня мы увидим здесь основную концепцию Пито. трубы, а также закрепим здесь выражение скорости потока при любом точку в трубе или канале с помощью этого поста.

  Пито Трубка

  Трубка Пито в основном определяется как устройство, которое используется для измерения скорости потока в любой точке трубы или канала.

  Рабочий Принцип трубки Пито

  Трубка Пито работает по принципу Бернулли. уравнение. Если скорость потока в точке уменьшится, давление будет увеличивается в этот момент из-за преобразования кинетической энергии в давление энергия.

  Трубка Пито будет сделана из стеклянной трубки, согнутой в под прямым углом, как показано здесь на следующем рисунке. Нижний конец трубки Пито будет согнута под прямым углом и будет направлена ​​вверх по течению, как отображается здесь.

  За счет преобразования кинетической энергии в давление энергии, жидкость поднимется в стеклянный рубль. Подъем уровня жидкости будет обеспечивают скорость потока в любой точке трубы или канала.

  Происхождение скорости потока через трубку Пито

  Давайте рассмотрим одну трубку Пито, как показано здесь на следующем рисунке. Допустим, вода течет через горизонтальная труба.

  
  

  P ₁  = Давление в секции 1 (входной раздел)

  v ₁  = скорость жидкости в секции 1 (Входная секция)

  A ₁  = Площадь трубы на участке 1 (Входная секция)

  P ₂  = Давление в секции 2

  v ₂  = скорость жидкости на участке 2

  A ₂  = Площадь в секции 2

  H = глубина трубки в жидкости

  h = подъем жидкости в трубке над свободным поверхность.

  Вспомним уравнение Бернулли и применим на участке 1 и участке 2.

  
  
  Согласно к теореме Бернулли…..

  В несжимаемой идеальной жидкости, когда поток стационарная и непрерывная, сумма энергии давления, кинетической энергии и потенциала энергия будет постоянной вдоль линии тока.

  Допущения

  Допущения, сделанные для получения выражения для скорости потока в любой точке трубы или канала, указаны здесь.

  1. Жидкость идеальна, т.е. невязкая и несжимаемая.

  2. Поток жидкости постоянный и непрерывный

  3. Течение жидкости безвихревое

  4. Внутренняя поверхность без трения

  У нас будет следующее уравнение после применения Уравнение Бернулли в разделе 1 и разделе 2.