Μηχανική των Ρευστών και Σωληνώσεις

[alexvag]

Καλημέρα σε όλους σας,

Θα ήθελα να σας κάνω κάποιες ερωτήσεις γιατί παρ' ότι διαβάζω αρκετά συνεχώς μου δημιουργούνται καινούριες θεωρητικές απορίες.

 

 1. Bernoulli:  Ισχύει ή όχι; και αναφέρομαι ,ας μου επιτραπεί η έκφραση, στην πραγματική ζωή. Η απορία μου δημιουργήθηκε διαβάζοντας για ροόμετρα. Τα περισσότερ από αυτά βασίζονται στην αρχή του Bernoulli και στην εξίσωση της συνέχειας. Χρησιμοποιούμε ένα orifice , μετράμε την πτώση πίεσης και θεωρώντας ότι ισχύει η εξίσωση συνέχειας υπολογίζουμε την παροχή.  Από την άλλη διαβάζω ότι ένας τρόπος να μειώσεις την παροχή είναι η χρηση των  orifice. Τελικά μειώνεις την παροχή μειώνοντας την διατομή ή όχι;  

 

2. Τι γίνεται με τις βαλβίδες; Αντιλαμβάνομαι πως δεν ισχύει η εξίσωση της συνέχειας, αλλά τι πραγματικά συμβαίνει από φυσικής άποψη;

 

Κλείνοντας θα μπορούσε κάποιος να μου εξηγήσει τί πραγματικά συμβαίνει όταν βάζουμε το δαχτυλό μας στην άκρη ενός λάστιχου για πότισμα;

 

Σας ευχαριστώ όλους σας

[Μαρκετάκης Ιωάννης]

Καταρχή η εξίσωση Bernoulli ΙΣΧΥΕΙ αφού στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ενέργειας και στην αρχή διατήρησης της ύλης. 

Δευτερον. Η αρχή της συνέχειας ισχύει αλλιώς θα φούσκωνε ο σωλήνας. Η παροχή είναι ανάλογη της διατομής και της ταχύτητας ροής. Η ταχύτητα ροής είναι μια έκφραση της ενέργειας που εσωκλείει ένα ρευστό. Η βάνα (βαλβίδα) όταν κλείνει, στην ουσία μεταβάλλει την διατομή της σωλήνωσης αλλά και μετατρέπει την κινητική ενέργεια του ρευστού λόγω απωλειών και εσωτερικών τριβών σε θερμότητα, για αυτό και μετριάζει την ροή.

Τρίτον. Όταν βάζεις το δάχτυλο μπροστά στο στόμιο ενός σωλήνα στην ουσία κάνεις ότι κάνει και η βάνα. Του "κόβεις" διατομή και του δημιουργείς εμπόδιο στη ροή οπώτε και δημιουργείς απώλεις στην κινητική ενέργεια του ρευστού, μετριάζοντας έτσι την ροή σε όλο το μήκος του σωλήνα. 

[antloukidis]

Θα προσπαθήσω όσο πιο εκλαϊκευμένα μπορώ.

 

Η αρχή της συνεχείας φυσικά ισχύει και μας λέει ότι η παροχή είναι ίση σε όλα τα σημεία του σωλήνα και είναι ίση με το γινόμενο ταχύτητας επί την διατομή. Άρα όταν μικραίνει η διατομή μεγαλώνει η ταχύτητα και το αντίθετο.

Έτσι βάζοντας το δάχτυλο στην άκρη του λάστιχου, μειώνουμε τη διατομή άρα αυξάνεται η ταχύτητα και το νερό πάει πιό μακρυά γιατί κάνει "βολή" με μεγαλύτερη αρχική ταχύτητα. 

 

Η μείωση της διατομής, αφετέρου, προκαλεί μεγαλύτερη τριβή που αντιστέκεται στη ροή και την μειώνει. Η μείωση αυτή υπάρχει στην παροχή σε όλα τα σημεία της σωλήνας, και όχι μόνο στο "στένεμα".

 

Το κάθε στένεμα λοιπόν προκαλεί μια επιπλέον πτώση πίεσης από αυτή που προκαλείται μέσα στη σωλήνα χωρίς στενέματα. Δηλαδή η πτώση (μείωση) της πίεσης ξεκινάει από την αρχή της σωλήνας (όπου υπάρχει η μεγαλύτερη πίεση) και τελειώνει στο τέλος της σωλήνας (λάστιχο) όπου η πίεση είναι η μικρότερη και ίση με την ατμοσφαιρική.

 

Το orifice μέτρησης παροχής προκαλεί μια μικρή σχετικά πτώση πίεσης, έτσι ώστε η μείωση της παροχής που προκαλεί να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη.

 

Οι βαλβίδες που σκοπό έχουν την ρ'υθμιση της παροχής, δημιουργούν "μεγάλο σχετικά στένεμα" άρα μεγάλη πτώση πίεσης και επομένως αισθητή μείωση της παροχής.

 

Η επιλογή τους γίνεται (εν αντιθέσει με τις βαλβίδες αποκοπής που συνήθως είναι ίσης διατομής με τη σωλήνα) βάσει του συντελεστή Kv που δίνεται από τον κατασκευαστή τους και συνήθως είτε είναι μικρότερης διατομής από την σωλήνα κατά ένα ή δύο μεγέθη ή έχουν εσωτερικά στενό πέρασμα.

[alexvag]

Σας ευχαριστώ πολύ για τις απαντήσεις σας.

Άρα εάν κατάλαβα καλά, όταν βάζουμε το δάχτυλό μας στη άκρη της σωλήνας η ροή μειώνεται. Δεν θα γεμίσουμε δηλαδή έναν κουβά στον ίδιο χρόνο που θα χρειαζόμασταν εάν η άκρη ήταν ελεύθερη.Σωστά;

Αυτό πρακτικά δεν σημαίνει οτι υπάρχει " ασυνέχεια" στη ροή; Δεν θα έπρεπε να φουσκώσει για παράδειγμα η σωλήνα (αφού η παροχή από την ΕΥΔΑΠ παραμένει σταθερή) ; Η' από τη στιγμή που βάζουμε το δάχτυλό μας ουσιαστικά αλλάζουμε το σύστημα και το λάστιχο θεωρείτε πλέον μέρος του δικτύου της ΕΥΔΑΠ; Αυτό θα εξηγούσε και την αύξυση της πίεσης πριν την έξοδο του νερού; Σωστά;

[antloukidis]

1. Ναι σωστά.

2. Η παροχή από ΕΥΔΑΠ δεν είναι σταθερή (μειώνεται όσο πιό πολύ πιέζουμε με το δάχτυλο), η πίεση της ΕΥΔΑΠ είναι σταθερή (δεν επηρεάζεται από το δάχτυλό μας).

3. Αν θεωρήσουμε ότι η ΕΥΔΑΠ έχει πίεση 1 bar (υποθετικά) και έχουμε 1 μέτρο ίσιο λάστιχο (χωρίς δάχτυλο) η πίεση στο τελευταίο εκατοστό του λάστιχου θα είναι 0,01 bar, έτσι ώστε το νερό να διανύσει το τελευταίο αυτό εκατοστό και να βγεί στην ατμόσφαιρα με 0 bar πίεση. Στην ίδια περίπτωση αλλά με το δάχτυλό μας να πιέζει στην άκρη του λάστιχου, η πίεση στο τελευταίο εκατοστό του λάστιχου θα είναι μεγαλύτερη έτσι ώστε το νερό να "υπερνικίσει" την επιπλέον αντίσταση που προκαλεί το δάχτυλό μας. Και στις δύο περιπτώσεις η συνολική πτώση πίεσης είναι ίση με την πίεση της ΕΥΔΑΠ όμως επειδή στην δεύτερη περίπτωση οι συνολικές τριβές του λάστιχου είναι μεγαλύτερες (λόγω του δάχτυλου) η κινητική ενέργεια του νερού θα είναι μικρότερη (όπως και η παροχή). Στην πράξη μια μικρή πίεση με το δάχτυλό προκαλεί ανεπαίσθητη μείωση παροχής αλλά λόγω στένωσης της διατομής αυξάνει η τελική ταχύτητα του νερού (αρχή συνεχείας).

[Μαρκετάκης Ιωάννης]

Δεν θα μπορούσα να το περιγράψω καλύτερα από τον antloukidi.

[alexvag]

Σας ευχαριστώ πολύ και μόνο για τον κόπο σας να διαβάσετε την ερωτησή μου.
Να είστε πάντα καλά.

[alej]

Θα διαφωνίσω όμως εγώ και θα σας πω ότι κάνετε λάθος.

Όταν βάζουμε το δάχτυλο στο λάστιχο ΔΕΝ είναι το ίδιο π.χ. με μια βάνα στο δίκτυο. Μην τα μπερδεύετε!!!

Η περίπτωση του δακτύλου στο λάστιχο ΔΕΝ μπορεί να λυθεί με τις ίδιες εξισώσεις ή θεωρίες καθώς πλέον το ρευστό βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση (στον αέρα) κι όχι εντός του σωλήνα. Σε ερώτηση αν γεμίζει ο κουβάς στον ίδιο χρόνο, ναι προφανώς και γεμίζει.

Αν θυμάμαι καλά θα πρέπει να εφαρμοστούν οι εξισώσεις της αρχής διατήρησης της ορμής (Από την στιγμή που αφήνει το λάστιχο).

[maneni]

....... Σε ερώτηση αν γεμίζει ο κουβάς στον ίδιο χρόνο, ναι προφανώς και γεμίζει.......

 

και δεν μας λες, οταν κλεισουμε τελειως τη διατομη με το δακτυλο, παλι γεμιζει στον ιδιο χρονο?

[alej]

....... Σε ερώτηση αν γεμίζει ο κουβάς στον ίδιο χρόνο, ναι προφανώς και γεμίζει.......

 

 

και δεν μας λες, οταν κλεισουμε τελειως τη διατομη με το δακτυλο, παλι γεμιζει στον ιδιο χρονο?

 

Διάβασε καλά τι ακριβώς γράφω και θα καταλάβεις ότι είναι άκυρη η ερώτησή σου...