Для повышения давления капли: Лекарства от пониженного давления — купить таблетки от пониженного давления в Москве, цены от 12,5 рублей в наличии в аптеке

Возьмите за это свои мыслительные способности.Как вы хорошо знаете, Принцип Бернулли по существу говорит (перефразируя), что по мере увеличения скорости жидкости давление этой жидкости уменьшается. Если бы этого не произошло, свиньи не полетели бы *. Очевидно, что когда вы проталкиваете определенное количество воды через трубу меньшего размера, скорость воды должна увеличиваться, чтобы она могла пройти через меньшую трубу. Согласно принципу Бернулли, снизит давление воды на ! Это называется эффектом Вентури. Внезапно проталкивая воду через узкий проход, вы можете создать достаточное снижение давления для создания всасывания.Так работают многие инжекторы удобрений. Это также еще одна причина, по которой использование трубы меньшего размера не приведет к увеличению давления — оно фактически уменьшит его!

Другой менее распространенный аргумент — размер трубы должен быть уменьшен, потому что поток уменьшается в каждом месте расположения спринклерной головки вдоль трассы трубы. Таким образом, если бы труба оставалась того же размера, скорость в трубе уменьшилась бы, что привело бы к увеличению давления (снова в соответствии с принципом Бернулли). Это на самом деле хороший, научно обоснованный и точный момент! Таким образом, аргумент состоит в том, что размеры труб должны стать меньше, чтобы поддерживать постоянную скорость и избежать увеличения давления воды.(Вам еще не скучно?) К сожалению, когда вы используете его в качестве аргумента в пользу использования трубы меньшего размера, эта трубка терпит неудачу, когда вы делаете фактические вычисления. При расходе 7 футов в секунду, который является максимальным рекомендованным безопасным потоком для труб из ПВХ, максимально возможное увеличение давления из-за изменения скорости будет колоссальными 1/3 фунта на квадратный дюйм. Таким образом, теоретически использование трубы меньшего размера устранит этот прирост давления на 1/3 фунта на квадратный дюйм. Но использование трубы меньшего размера, вероятно, также увеличит потерю давления из-за трения, как упоминалось ранее.Падение давления из-за потерь на трение, вероятно, компенсирует большую часть, если не весь выигрыш, который мог возникнуть из-за уменьшения скорости. Даже если бы этого не произошло, максимально возможное увеличение давления на 1/3 фунта на квадратный дюйм просто несущественно и не было бы замечено. Поэтому я придерживаюсь своего заявления о том, что единственная причина уменьшить размер трубы — это сэкономить деньги.

* Кстати, принцип Бернулли — это то, почему крылья самолета создают подъемную силу, которая помогает самолетам летать. Следовательно, это также причина того, что люди и даже свиньи могут летать!

вязкость и ламинарный поток; Закон Пуазейля

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите ламинарный поток и турбулентный поток.
• Объясните, что такое вязкость.
• Рассчитайте расход и сопротивление по закону Пуазейля.
• Объясните, как давление падает из-за сопротивления.

Ламинарный поток и вязкость

Когда вы наливаете себе стакан сока, жидкость течет свободно и быстро. Но когда вы поливаете блины сиропом, эта жидкость медленно течет и прилипает к кувшину. Разница заключается в трении жидкости как внутри самой жидкости, так и между жидкостью и окружающей средой.Мы называем это свойство жидкости вязкостью . Сок имеет низкую вязкость, тогда как сироп имеет высокую вязкость. В предыдущих разделах мы рассматривали идеальные жидкости с небольшой вязкостью или без нее. В этом разделе мы исследуем, какие факторы, включая вязкость, влияют на скорость потока жидкости. Точное определение вязкости основано на ламинарном, или нетурбулентном потоке. Прежде чем мы сможем определить вязкость, нам нужно определить ламинарный поток и турбулентный поток. На рисунке 1 показаны оба типа потока. Ламинарный поток характеризуется плавным течением жидкости слоями, которые не смешиваются. Турбулентный поток, или турбулентность , характеризуется завихрениями и завихрениями, которые смешивают слои жидкости вместе.

Рис. 1. Дым плавно поднимается на некоторое время, а затем начинает образовывать завихрения и водовороты. Плавный поток называется ламинарным потоком, тогда как завихрения и водовороты типичны для турбулентного потока. Если вы посмотрите на дым (стараясь не дышать на него), вы заметите, что при плавном течении он поднимается быстрее, чем после того, как он становится турбулентным, что означает, что турбулентность оказывает большее сопротивление потоку.(кредит: Creativity103)

На рис. 2 схематически показано, чем отличаются ламинарный и турбулентный потоки. Слои текут без перемешивания, когда поток ламинарный. Когда есть турбулентность, слои перемешиваются, и есть значительные скорости в направлениях, отличных от общего направления потока. Линии, показанные на многих иллюстрациях, представляют собой пути, по которым проходят небольшие объемы жидкости. Они называются линиями обтекания . Линии тока гладкие и непрерывные, когда поток является ламинарным, но разделяются и перемешиваются, когда поток является турбулентным.У турбулентности есть две основные причины. Во-первых, любое препятствие или острый угол, например, в кране, создает турбулентность, сообщая скорости, перпендикулярные потоку. Во-вторых, высокие скорости вызывают турбулентность. Сопротивление как между соседними слоями жидкости, так и между жидкостью и окружающей средой образует завихрения и водовороты, если скорость достаточно велика. В оставшейся части этого раздела мы сконцентрируемся на ламинарном потоке, оставив некоторые аспекты турбулентности для последующих разделов.

Рисунок 2.(а) Ламинарное течение происходит послойно без перемешивания. Обратите внимание, что вязкость вызывает сопротивление между слоями, а также с неподвижной поверхностью. (b) Препятствие в судне вызывает турбулентность. Турбулентный поток перемешивает жидкость. Здесь больше взаимодействия, больше нагрева и больше сопротивления, чем в ламинарном потоке.

Попробуйте одновременно бросить две палки в текущую реку: одну у края реки, а другую — у середины.Какой из них путешествует быстрее? Почему?

На рисунке 3 показано, как измеряется вязкость жидкости. Между двумя параллельными пластинами находится определенная жидкость. Нижняя пластина зафиксирована, а верхняя пластина перемещается вправо, увлекая за собой жидкость. Слой (или пластинка) жидкости, контактирующий с любой пластиной, не перемещается относительно пластины, и поэтому верхний слой перемещается на v , в то время как нижний слой остается в покое. Каждый последующий слой сверху вниз оказывает силу на слой под ним, пытаясь увлечь его, создавая непрерывное изменение скорости от v до 0, как показано.Необходимо следить за тем, чтобы поток был ламинарным; то есть слои не смешиваются. Движение на Рисунке 3 похоже на непрерывное режущее движение. Жидкости имеют нулевую прочность на сдвиг, но скорость , с которой они сдвигаются, связана с теми же геометрическими факторами A и L , что и деформация сдвига для твердых тел.

Рис. 3. На графике показан ламинарный поток жидкости между двумя пластинами области A. Нижняя пластина закреплена. Когда верхняя пластина сдвигается вправо, она увлекает за собой жидкость.

Сила F необходима для того, чтобы верхняя пластина на Рисунке 3 двигалась с постоянной скоростью v , и эксперименты показали, что эта сила зависит от четырех факторов. Во-первых, F прямо пропорционально v (пока скорость не станет настолько высокой, что возникает турбулентность — тогда требуется гораздо большая сила, и она имеет более сложную зависимость от v ). Во-вторых, F пропорционален площади A пластины.Это соотношение кажется разумным, поскольку A прямо пропорционально количеству перемещаемой жидкости. В-третьих, F обратно пропорционально расстоянию между пластинами L . Это отношение также разумно; L похож на плечо рычага, и чем больше плечо рычага, тем меньше силы требуется. В-четвертых, F прямо пропорциональна коэффициенту вязкости , η .Чем больше вязкость, тем больше требуется сила. Эти зависимости объединены в уравнение

[латекс] F = \ eta \ frac {{vA}} {L} \\ [/ latex],

, который дает нам рабочее определение жидкости вязкости η . Решение относительно η дает

[латекс] \ eta = \ frac {FL} {vA} \\ [/ latex],

, который определяет вязкость с точки зрения ее измерения. Единица вязкости в системе СИ: Н · м / [(м / с) м ² ] = (Н / м ² ) с или Па · с.В таблице 1 приведены коэффициенты вязкости для различных жидкостей.

Вязкость варьируется от одной жидкости к другой на несколько порядков. Как и следовало ожидать, вязкость газов намного меньше вязкости жидкостей, и эта вязкость часто зависит от температуры. Вязкость крови можно уменьшить, употребляя аспирин, что позволяет ему легче циркулировать по телу. (При длительном применении в низких дозах аспирин может помочь предотвратить сердечные приступы и снизить риск свертывания крови.)

Ламинарный поток, ограниченный трубками — закон Пуазейля

Что вызывает поток? Ответ, что неудивительно, — разница в давлении. Фактически, существует очень простая взаимосвязь между горизонтальным потоком и давлением. Расход Q находится в направлении от высокого давления к низкому. Чем больше перепад давления между двумя точками, тем больше расход.Это отношение может быть указано как

[латекс] Q = \ frac {{P} _ {2} — {P} _ {1}} {R} \\ [/ latex],

, где P ₁ и P ₂ — давления в двух точках, например, на любом конце трубы, а R — сопротивление потоку. Сопротивление R включает все, кроме давления, которое влияет на расход. Например, для длинной трубки R больше, чем для короткой.Чем больше вязкость жидкости, тем больше значение R . Турбулентность сильно увеличивает R , тогда как увеличение диаметра трубы уменьшает R . Если вязкость равна нулю, жидкость не имеет трения, и сопротивление потоку также равно нулю. Сравнивая поток без трения в трубе с вязким потоком, как показано на рисунке 4, мы видим, что для вязкой жидкости скорость максимальна в середине потока из-за сопротивления на границах. Мы можем видеть эффект вязкости в пламени горелки Бунзена, даже если вязкость природного газа мала.{4}} \\ [/ латекс].

Это уравнение называется закон Пуазейля для сопротивления в честь французского ученого Ж. Л. Пуазейля (1799–1869), который вывел его в попытке понять поток крови, часто турбулентной жидкости.

Рис. 4. (a) Если поток жидкости в трубке имеет незначительное сопротивление, скорость по всей трубке одинакова. (b) Когда вязкая жидкость течет через трубку, ее скорость у стенок равна нулю, постоянно увеличиваясь до максимума в центре трубки.(c) Форма пламени горелки Бунзена обусловлена ​​профилем скорости в трубе. (кредит: Джейсон Вудхед)

Давайте исследуем выражение Пуазейля для R , чтобы увидеть, имеет ли оно хороший интуитивный смысл. Мы видим, что сопротивление прямо пропорционально вязкости жидкости η и длине l трубы. В конце концов, оба эти фактора напрямую влияют на величину возникающего трения — чем оно больше, тем больше сопротивление и меньше поток.Радиус r трубы влияет на сопротивление, что опять же имеет смысл, потому что чем больше радиус, тем больше поток (все остальные факторы остаются неизменными). Но удивительно, что r возведено в четвертую степень в законе Пуазейля. Этот показатель означает, что любое изменение радиуса трубки очень сильно влияет на сопротивление. Например, удвоение радиуса трубки уменьшает сопротивление в 2 раза ⁴ = 16.{4}} {8 \ eta l} \\ [/ латекс]

Это уравнение описывает ламинарный поток через трубку. Иногда его называют законом Пуазейля для ламинарного потока или просто закон Пуазейля . {4}} {8 \ eta l} \\ [/ latex] .{4} \\ [/ латекс].

Следовательно, r ₂ = (0,5) ^0,25 r ₁ = 0,841 r ₁ , уменьшение радиуса артерии на 16%.

Это уменьшение радиуса на удивление мало для данной ситуации. Для восстановления кровотока, несмотря на это накопление, потребуется увеличение разницы давлений ( P ₂ — P ₁ ) в два раза с последующей нагрузкой на сердце.

Система кровообращения представляет собой множество примеров действия закона Пуазейля — кровоток регулируется изменениями размера сосудов и кровяного давления. Кровеносные сосуды не жесткие, а эластичные. Регулировка кровотока в основном осуществляется путем изменения размера сосудов, поскольку сопротивление очень чувствительно к радиусу. Во время интенсивных упражнений кровеносные сосуды выборочно расширяются до важных мышц и органов, и повышается кровяное давление. Это создает как больший общий кровоток, так и повышенный приток к определенным областям.И наоборот, уменьшение радиуса сосудов, возможно, из-за бляшек в артериях, может значительно уменьшить кровоток. Если радиус судна уменьшается всего на 5% (до 0,95 от исходного значения), расход уменьшается примерно до (0,95) ⁴ = 0,81 от исходного значения. Уменьшение расхода на 19% вызвано уменьшением радиуса на 5%. Организм может компенсировать это повышением кровяного давления на 19%, но это представляет опасность для сердца и любых сосудов с ослабленными стенками. Другой пример — автомобильное моторное масло.Если у вас есть автомобиль с манометром масла, вы можете заметить, что давление масла высокое, когда двигатель холодный. Вязкость моторного масла в холодном состоянии выше, чем в теплом, поэтому давление должно быть выше, чтобы перекачивать такое же количество холодного масла.

Рис. 5. Закон Пуазейля применяется к ламинарному течению несжимаемой жидкости с вязкостью η через трубку длиной l и радиусом r. Направление потока — от большего к меньшему давлению. Расход Q прямо пропорционален разности давлений P ₂ — P ₁ и обратно пропорционален длине l трубы и вязкости η жидкости.Расход увеличивается с r ⁴ , четвертая степень радиуса.

Пример 2. Какое давление создает этот расход?

Внутривенная (IV) система подает физиологический раствор пациенту со скоростью 0,120 см ³ / с через иглу радиусом 0,150 мм и длиной 2,50 см. Какое давление необходимо на входе иглы, чтобы вызвать этот поток, если считать вязкость физиологического раствора такой же, как у воды? Манометрическое давление крови в вене пациента — 8.{2} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это давление может быть обеспечено с помощью баллона для внутривенного вливания с поверхностью физиологического раствора на 1,61 м над входом в иглу (это оставлено вам для решения в Задачах и упражнениях этой главы), при условии, что перепад давления в игле пренебрежимо мал. трубка, ведущая к игле.

Поток и сопротивление как причины падений давления

Возможно, вы заметили, что давление воды в вашем доме может быть ниже обычного в жаркие летние дни, когда больше используется.Это падение давления происходит в водопроводе еще до того, как оно достигнет вашего дома. Давайте рассмотрим поток через водопровод, как показано на рисунке 6. Мы можем понять, почему давление в доме P ₁ падает во время интенсивного использования, переставив

[латекс] Q = \ frac {{P} _ {2} — {P} _ {1}} {R} \\ [/ latex]

по

[латекс] {P} _ {2} — {P} _ {1} = RQ \\ [/ latex],

, где в данном случае P ₂ — давление на водопроводной станции, а R — сопротивление водопровода.Во время интенсивного использования расход Q велик. Это означает, что P ₂ — P ₁ также должны быть большими. Таким образом, P ₁ должно уменьшиться. Правильно считать, что поток и сопротивление вызывают падение давления с P ₂ до P ₁ . P ₂ — P ₁ = RQ действительно как для ламинарных, так и для турбулентных потоков.

Рис. 6. Во время интенсивного использования в водопроводе наблюдается значительный перепад давления, и значение P ₁ , подаваемое пользователям, значительно меньше, чем P ₂ , созданное на гидротехнических сооружениях. Если расход очень мал, то перепад давления незначителен, и P ₂ ≈ P ₁ .

Мы можем использовать P ₂ — P ₁ = RQ для анализа перепадов давления, возникающих в более сложных системах, в которых радиус трубы не везде одинаков.Сопротивление будет намного выше в узких местах, таких как закупорка коронарной артерии. Для данного расхода Q перепад давления будет наибольшим там, где труба наиболее узкая. Так водопроводные краны управляют потоком. Кроме того, R сильно увеличивается из-за турбулентности, а сужение, которое создает турбулентность, значительно снижает давление ниже по потоку. Зубной налет в артерии снижает давление и, следовательно, поток, как за счет сопротивления, так и за счет создаваемой турбулентности.

На рис. 7 схематически изображена кровеносная система человека, показывающая среднее артериальное давление в ее основных частях для взрослого человека в состоянии покоя. Давление, создаваемое двумя насосами сердца, правым и левым желудочками, снижается за счет сопротивления кровеносных сосудов, когда кровь течет через них. Левый желудочек увеличивает артериальное давление, что приводит к току крови через все части тела, кроме легких. Правый желудочек получает кровь с низким давлением из двух основных вен и перекачивает ее через легкие для газообмена с атмосферными газами — удаления углекислого газа из крови и пополнения запасов кислорода.Схематически показан только один крупный орган с типичным разветвлением артерий на все более мелкие сосуды, самые маленькие из которых являются капиллярами, и соединением мелких вен с более крупными. Подобное разветвление происходит во множестве органов тела, и система кровообращения обладает значительной гибкостью в регулировании потока к этим органам за счет расширения и сужения артерий, ведущих к ним, и капилляров внутри них. Чувствительность потока к радиусу трубки делает эту гибкость возможной в большом диапазоне скоростей потока.

Рисунок 7. Схема кровеносной системы. Перепад давления создается двумя насосами в сердце и уменьшается за счет сопротивления сосудов. Разветвление сосудов в капилляры позволяет крови достигать отдельных клеток и обмениваться с ними веществами, такими как кислород и продукты жизнедеятельности. Система обладает впечатляющей способностью регулировать поток к отдельным органам, в основном за счет изменения диаметра сосудов.

Каждое разветвление более крупных сосудов на более мелкие увеличивает общую площадь поперечного сечения трубок, по которым течет кровь.Например, артерия с поперечным сечением 1 см ² может разветвляться на 20 меньших артерий, каждая с поперечным сечением 0,5 см ² , всего 10 см ² . Таким образом уменьшается сопротивление разветвлений, так что давление полностью не теряется. Более того, поскольку [латекс] Q = A \ overline {v} \\ [/ latex] и A увеличивается за счет разветвления, средняя скорость кровотока в меньших сосудах снижается. Скорость крови в аорте (диаметр = 1 см) составляет около 25 см / с, в то время как в капиллярах (диаметром 20 мкм м) скорость составляет около 1 мм / с.Эта пониженная скорость позволяет крови обмениваться веществами с клетками капилляров и, в частности, альвеол.

Сводка раздела

• Ламинарный поток характеризуется плавным течением жидкости слоями, которые не смешиваются.
• Турбулентность характеризуется завихрениями и завихрениями, которые смешивают слои жидкости вместе.
• Вязкость жидкости [латекс] \ эта [/ латекс] возникает из-за трения внутри жидкости. Типичные значения приведены в таблице 1.{4}} {8 \ eta l} \\ [/ латекс].

• Падение давления, вызванное потоком и сопротивлением, определяется по формуле

  [латекс] {P} _ {2} — {P} _ {1} = RQ [/ латекс].

Концептуальные вопросы

1. Объясните, почему вязкость жидкости уменьшается с температурой, то есть как повышение температуры может уменьшить влияние сил сцепления в жидкости? Также объясните, почему вязкость газа увеличивается с температурой, то есть как повышение температуры газа приводит к большему количеству столкновений между атомами и молекулами?

2.При гребле на каноэ вверх по течению разумнее всего плыть как можно ближе к берегу. Во время плавания на каноэ вниз по течению лучше держаться посередине. Объяснить, почему.

3. Почему в душе уменьшается поток, когда кто-то смывает воду из унитаза?

4. Сантехника обычно включает заполненные воздухом трубы возле водопроводных кранов, как показано на рисунке 8. Объясните, зачем они нужны и как они работают.

Рис. 8. Вертикальная трубка рядом с водопроводным краном остается наполненной воздухом и служит полезной цели.

Задачи и упражнения

1. (a) Рассчитайте тормозящую силу, обусловленную вязкостью слоя воздуха между тележкой и ровной воздушной дорожкой, учитывая следующую информацию: температура воздуха 20º C, тележка движется со скоростью 0,400 м / с, площадь ее поверхности составляет 2,50 × 10 ^-2 м ² , а толщина воздушной прослойки составляет 6,00 × 10 ^-5 м. б) Каково отношение этой силы к весу тележки весом 0,300 кг?

2. Какое усилие необходимо, чтобы натянуть одно предметное стекло микроскопа на другое со скоростью 1?00 см / с, если между ними находится слой воды толщиной 20,0º толщиной 0,500 мм и площадь контакта 8,00 см ² ?

3. Раствор глюкозы, вводимый внутривенно, имеет скорость потока 4,00 см ³ / мин. Какой будет новый расход, если глюкозу заменить цельной кровью, имеющей такую ​​же плотность, но вязкость в 2,50 раза больше, чем у глюкозы? Все остальные факторы остаются неизменными.

4. Перепад давления по длине артерии 100 Па, радиус 10 мм, поток ламинарный.Средняя скорость кровотока 15 мм / с. а) Какова суммарная сила, действующая на кровь в этом участке артерии? б) Какая сила расходуется на поддержание потока?

5. Маленькая артерия имеет длину 1,1 × 10 ^-3 и радиус 2,5 × 10 ^-5 . Если перепад давления в артерии составляет 1,3 кПа, какова скорость потока через артерию? (Предположим, что температура 37ºC.)

6. Изначально жидкость течет по трубке со скоростью 100 см ³ / с.Чтобы проиллюстрировать чувствительность расхода к различным факторам, рассчитайте новый расход для следующих изменений, оставив все остальные факторы такими же, как в исходных условиях. (а) Перепад давления увеличивается в 1,50 раза. (b) Замена новой жидкости с вязкостью в 3,00 раза большей. (c) Трубку заменяют на трубку, длина которой в 4 раза больше. (d) Используется другая трубка с радиусом в 0,100 раза больше исходного. (e) Заменяется еще одна трубка с радиусом в 0,100 раза больше исходного и половиной длины, и , перепад давления увеличивается в 1 раз.50.

7. Артериолы (маленькие артерии), ведущие к органу, сужаются, чтобы уменьшить приток к органу. Чтобы выключить орган, кровоток естественным образом снижается до 1,00% от исходного значения. Насколько уменьшились радиусы артериол? Пингвины делают это, когда стоят на льду, чтобы уменьшить кровоток к ногам.

8. Ангиопластика — это метод, при котором артерии, частично заблокированные бляшками, расширяются для увеличения кровотока. В какой степени необходимо увеличить радиус артерии, чтобы увеличить кровоток в 10 раз?

9.(а) Предположим, что радиус кровеносного сосуда уменьшился до 90,0% от его первоначального значения из-за отложений зубного налета, и организм компенсирует это за счет увеличения разницы давлений вдоль сосуда, чтобы поддерживать постоянную скорость потока. Во сколько раз должен увеличиваться перепад давления? (b) Если препятствие создает турбулентность, какое дополнительное влияние это окажет на скорость потока?

10. Сферическая частица, падающая с конечной скоростью в жидкости, должна иметь гравитационную силу, уравновешенную силой сопротивления и выталкивающей силой.{2} g} {9 \ eta} \ left ({\ rho} _ {\ text {s}} — {\ rho} _ {1} \ right) \\ [/ latex],

, где R — радиус сферы, ρ _s — ее плотность, ρ ₁ — плотность жидкости, а η — коэффициент вязкости.

11. Используя уравнение предыдущей задачи, найдите вязкость моторного масла, в которое стальной шарик радиусом 0,8 мм падает с конечной скоростью 4,32 см / с. Плотность шара и масла 7.{\ text {2}} \\ [/ latex] и установив это значение равным весу человека, найдите предельную скорость для человека, падающего «распростертым орлом». Найдите формулу и число для v _t с предположениями относительно размера.

13. Между двумя предметными стеклами микроскопа помещен слой масла толщиной 1,50 мм. Исследователи обнаружили, что сила 5,50 × 10 ^-4 Н требуется для скольжения друг над другом со скоростью 1,00 см / с при площади контакта 6,00 см ² . Какая вязкость масла? Что это за масло?

14.(a) Убедитесь, что уменьшение ламинарного потока через трубу на 19,0% вызвано уменьшением радиуса на 5,00%, при условии, что все другие факторы остаются постоянными, как указано в тексте. (b) Какое увеличение потока получается при увеличении радиуса на 5,00%, опять же при условии, что все другие факторы остаются постоянными?

15. Пример 1 выше относится к потоку физиологического раствора в системе IV. (a) Убедитесь, что давление 1,62 × 10 ⁴ Н / м ² создается на глубине 1,61 м в солевом растворе, предполагая, что его плотность соответствует плотности морской воды.(b) Рассчитайте новый расход, если высота солевого раствора уменьшится до 1,50 м. (c) На какой высоте направление потока изменится на противоположное? (Этот поворот может быть проблемой, когда пациенты встают.)

16. Когда врачи диагностируют артериальную закупорку, они указывают снижение скорости потока. Если скорость потока в артерии была снижена до 10,0% от своего нормального значения из-за сгустка крови, а средняя разница давления увеличилась на 20,0%, в какой степени сгусток уменьшил радиус артерии?

17.Во время марафонского забега кровоток бегуна увеличивается в 10 раз от ее частоты покоя. Вязкость ее крови упала до 95,0% от нормального значения, а разница артериального давления в кровеносной системе увеличилась на 50,0%. Во сколько раз увеличился средний радиус ее кровеносных сосудов?

18. Вода, подаваемая в дом из водопровода, имеет давление 3,00 × 10 ⁵ в начале летнего дня, когда потребление по соседству мало. Это давление создает поток 20.0 л / мин через садовый шланг. Позже днем ​​давление на выходе из водопровода и входе в дом падает, и через тот же шланг получается расход всего 8,00 л / мин. а) Какое давление сейчас подается в дом, если сопротивление постоянное? (b) На какой фактор увеличился расход в водопроводной магистрали, чтобы вызвать это снижение подаваемого давления? Давление на входе в водопровод составляет 5,00 × 10 ⁵ Н / м, а исходный расход составлял 200 л / мин.(c) Сколько еще пользователей, если предположить, что каждый будет потреблять 20,0 л / мин утром?

19. Нефтяной фонтан выбрасывает сырую нефть на 25,0 м в воздух по трубе диаметром 0,100 м. Пренебрегая сопротивлением воздуха, но не сопротивлением трубы, и предполагая ламинарный поток, рассчитайте манометрическое давление на входе в вертикальную трубу длиной 50,0 м. Примем плотность масла 900 кг / м ³ и вязкость 1,00 (Н / м ² ) с (или 1,00 Па с).Учтите, что необходимо учитывать давление из-за 50-метрового столба масла в трубе.

20. Бетон перекачивается из бетономешалки к месту укладки, а не в тачках. Скорость потока составляет 200,0 л / мин через шланг длиной 50,0 м и диаметром 8,00 см, а давление в насосе составляет 8,00 × 10 ⁶ Н / м ² . (а) Рассчитайте сопротивление шланга. б) Какова вязкость бетона, если предположить, что поток ламинарный? (c) Какая мощность подается, если предположить, что точка использования находится на том же уровне, что и насос? Вы можете пренебречь мощностью, подаваемой для увеличения скорости бетона.

21. Создай свою проблему Рассмотрим коронарную артерию, суженную артериосклерозом. Постройте задачу, в которой вы вычисляете величину уменьшения диаметра артерии на основе оценки уменьшения скорости потока.

22. Представьте себе реку, которая протекает в районе дельты на пути к морю. Постройте задачу, в которой вы вычисляете среднюю скорость, с которой вода движется в районе дельты, на основе скорости, с которой она движется вверх по реке.Среди вещей, которые следует учитывать, — размер и скорость течения реки до того, как она расширится, и ее размер после того, как она расширится. Вы можете построить задачу для реки, которая переходит в одну большую реку или на несколько меньших рек.

Глоссарий

ламинарный:

Тип потока жидкости, в котором слои не смешиваются

турбулентность:

Поток жидкости, в котором слои смешиваются вместе посредством завихрений и завихрений

вязкость:

трение в жидкости, определяемое как трение между слоями

Закон Пуазейля для сопротивления:

сопротивление ламинарному течению несжимаемой жидкости в трубке: R = 8 ηl / πr ⁴

Закон Пуазейля:

скорость ламинарного течения несжимаемой жидкости в трубке: Q = ( P ₂ — P ₁ ) πr ⁴ /8 ηl

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 3.02 × 10 ^-3 N (б) 1.03 × 10 ^-3

3. 1.60 см ³ / мин

5. 8,7 × 1o ^-11 м ³ / с

7. 0,316

9. (a) 1,52 (b) Турбулентность снизит скорость кровотока, что потребует еще большего увеличения разницы давлений, что приведет к повышению артериального давления.

11,225 мПа с

13. 0,138 Па с или оливковое масло.

15. (а) 1,62 × 10 ⁴ Н / м ² (б) 0.111 см ³ / с (в) 10,6 см

17. 1,59

19. 2,95 × 10 ⁶ Н / м ² (избыточное давление)

Уравнение Бернулли | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните члены уравнения Бернулли.
• Объясните, как уравнение Бернулли связано с сохранением энергии.
• Объясните, как вывести принцип Бернулли из уравнения Бернулли.
• Рассчитайте по принципу Бернулли. {2} \\ [/ латекс].

  При сужении канала возникает перепад давления. Эта разница давлений приводит к действию чистой силы на жидкость: вспомните, что давление, умноженное на площадь, равно силе. Совершенная чистая работа увеличивает кинетическую энергию жидкости. В результате давление будет падать в быстро движущейся текучей среде независимо от того, ограничена ли текучая среда трубкой.

  Существует ряд распространенных примеров падения давления в быстро движущихся жидкостях. Занавески для душа имеют неприятную привычку выпирать в душевую кабину, когда душ включен.Высокоскоростной поток воды и воздуха создает внутри душа область с более низким давлением и стандартным атмосферным давлением с другой стороны. Разница давлений приводит к возникновению чистой силы, толкающей занавес внутрь. Возможно, вы также заметили, что, проезжая грузовик по шоссе, ваша машина имеет тенденцию отклоняться от него. Причина та же — высокая скорость воздуха между автомобилем и грузовиком создает область более низкого давления, и транспортные средства сталкиваются друг с другом за счет большего давления снаружи.(См. Рис. 1.) Этот эффект наблюдался еще в середине 1800-х годов, когда было обнаружено, что поезда, идущие в противоположных направлениях, опасно наклоняются навстречу друг другу.

  Рис. 1. Вид сверху автомобиля, проезжающего грузовик по шоссе. Воздух, проходящий между транспортными средствами, проходит по более узкому каналу и должен увеличивать свою скорость ( v ₂ больше, чем v1), в результате чего давление между ними падает ( P _i меньше P _o ).Более сильное давление снаружи сближает автомобиль и грузовик.

  Установление связей: расследование с помощью листа бумаги

  Возьмитесь за короткий край листа бумаги параллельно рту, прижав ладони к каждой стороне рта. Страница должна наклоняться над вашими руками. Дуйте поверх страницы. Опишите, что происходит, и объясните причину такого поведения.

  Взаимосвязь между давлением и скоростью в жидкостях количественно описывается уравнением Бернулли , названным в честь его первооткрывателя, швейцарского ученого Даниэля Бернулли (1700–1782). {2} + \ rho {gh} _ {2} \\ [/ latex].{2} \\ [/ latex] — кинетическая энергия на единицу объема. Сделав такую ​​же подстановку в третий член уравнения, находим

  [латекс] \ rho {gh} = \ frac {mgh} {V} = \ frac {{\ text {PE}} _ {\ text {g}}} {V} \\ [/ latex],

  , так что ρgh — потенциальная гравитационная энергия на единицу объема. Обратите внимание, что давление P также имеет единицы энергии на единицу объема. Поскольку P = F / A , его единицы равны Н / м ² . Если мы умножим их на м / м, мы получим Н ⋅ м / м ³ = Дж / м ³ , или энергию на единицу объема.Фактически, уравнение Бернулли — это просто удобное утверждение сохранения энергии для несжимаемой жидкости в отсутствие трения.

  Установление соединений: сохранение энергии

  Сохранение энергии, применяемой к потоку жидкости, дает уравнение Бернулли. Чистая работа, выполняемая давлением жидкости, приводит к изменениям KE и PE жидкости _г на единицу объема. Если в потоке жидкости участвуют другие формы энергии, уравнение Бернулли можно изменить, чтобы учесть эти формы.Такие формы энергии включают тепловую энергию, рассеиваемую из-за вязкости жидкости.

  Общая форма уравнения Бернулли состоит из трех членов, и оно широко применимо. Чтобы лучше понять это, мы рассмотрим ряд конкретных ситуаций, которые упрощают и иллюстрируют его использование и значение.

  Уравнение Бернулли для статических жидкостей

  Давайте сначала рассмотрим очень простую ситуацию, когда жидкость статична, то есть v ₁ = v ₂ = 0.Уравнение Бернулли в этом случае —

  P ₁ + ρ gh ₁ = P ₂ + ρ gh ₂ .

  Мы можем еще больше упростить уравнение, взяв h ₂ = 0 (мы всегда можем выбрать некоторую высоту равной нулю, как мы часто это делали для других ситуаций, связанных с гравитационной силой, и считать все остальные высоты относительными. к этому). В этом случае мы получаем

  [латекс] {P} _ {2} = {P} _ {1} + \ rho {gh} _ {1} \\ [/ latex]

  Это уравнение говорит нам, что в статических жидкостях давление увеличивается с глубиной.При переходе от точки 1 к точке 2 в жидкости глубина увеличивается на h ₁ , и, следовательно, P ₂ больше P ₁ на величину ρgh ₁ . В простейшем случае P ₁ равно нулю в верхней части жидкости, и мы получаем знакомое соотношение P = ρgh . (Напомним, что P = ρgh и [латекс] \ Delta {\ text {PE}} _ {\ text {g}} = mgh \\ [/ latex]) Уравнение Бернулли включает тот факт, что давление из-за вес жидкости ρgh .Хотя мы вводим уравнение Бернулли для потока жидкости, оно включает в себя многое из того, что мы изучили для статических жидкостей в предыдущей главе.

  Принцип Бернулли — уравнение Бернулли на постоянной глубине

  Другой важной ситуацией является ситуация, когда жидкость движется, но ее глубина постоянна, то есть ч ₁ = ч ₂ . {2} \\ [/ latex].

  Ситуации, в которых жидкость течет на постоянной глубине, настолько важны, что это уравнение часто называют принципом Бернулли . Это уравнение Бернулли для жидкостей на постоянной глубине. (Заметим еще раз, что это относится к небольшому объему жидкости, когда мы следуем за ним по его пути.) Как мы только что обсуждали, давление в движущейся жидкости падает с увеличением скорости. Мы можем видеть это из принципа Бернулли. Например, если v ₂ больше, чем v ₁ в уравнении, тогда P ₂ должно быть меньше P ₁ для выполнения равенства.

  Пример 1. Расчет давления: падение давления при увеличении скорости жидкости

  В примере 1 из раздела «Расход и его связь со скоростью» мы обнаружили, что скорость воды в шланге увеличилась с 1,96 м / с до 25,5 м / с, идя от шланга к соплу. Рассчитайте давление в шланге, учитывая, что абсолютное давление в форсунке составляет 1,0 × 10 ⁵ Н / м ² (атмосферное, как и должно быть) и предполагая ровный поток без трения.

  Стратегия

  Уровень потока означает постоянную глубину, поэтому применяется принцип Бернулли.{2} \ end {array} \\ [/ latex]

  Обсуждение

  Это абсолютное давление в шланге больше, чем в форсунке, как и ожидалось, поскольку v больше в форсунке. Давление P ₂ в сопле должно быть атмосферным, поскольку оно выходит в атмосферу без других изменений условий.

  Применение принципа Бернулли

  Существует ряд устройств и ситуаций, в которых жидкость течет с постоянной высотой и, таким образом, может быть проанализирована с помощью принципа Бернулли.

  Люди давно используют принцип Бернулли, используя пониженное давление в высокоскоростных жидкостях для перемещения предметов. При более высоком давлении снаружи высокоскоростная жидкость выталкивает другие жидкости в поток. Этот процесс называется увлечение . Улавливающие устройства использовались с древних времен, в частности, в качестве насосов для подъема воды на небольшую высоту, например, для осушения болот, полей или других низинных мест. Некоторые другие устройства, в которых используется принцип уноса, показаны на рисунке 2.

  Рис. 2. Примеры захватывающих устройств, которые используют повышенную скорость жидкости для создания низкого давления, которое затем увлекает одну жидкость в другую. (а) В горелке Бунзена используется регулируемое газовое сопло, увлекающее воздух для правильного сгорания. (б) В распылителе используется сжимаемая груша для создания струи воздуха, в которую попадают капли духов. Краскораспылители и карбюраторы используют очень похожие методы для перемещения соответствующих жидкостей. (c) Обычный аспиратор использует высокоскоростной поток воды для создания области более низкого давления.Аспираторы могут использоваться в качестве отсасывающих насосов в стоматологических и хирургических ситуациях или для осушения затопленного подвала или создания пониженного давления в сосуде. (г) Дымоход водонагревателя предназначен для захвата воздуха в трубу, ведущую через потолок.

  Крыло самолета — прекрасный пример действия принципа Бернулли. На рис. 2 (а) показана характерная форма крыла. Крыло наклонено вверх под небольшим углом, а его верхняя поверхность длиннее, что заставляет воздух быстрее течь над ним.Таким образом, давление на верхнюю часть крыла уменьшается, создавая чистую восходящую силу или подъемную силу. (Крылья также могут получать подъемную силу, толкая воздух вниз, используя принцип сохранения количества движения. Отклоненные молекулы воздуха вызывают восходящую силу на крыло — третий закон Ньютона.) Паруса также имеют характерную форму крыла. (См. Рис. 2 (b).) Давление на передней стороне паруса, P _{спереди} , ниже, чем давление на заднюю часть паруса, P _сзади .Это приводит к поступательной силе и даже позволяет плыть против ветра.

  Установление связей: расследование с помощью двух полосок бумаги

  Чтобы наглядно проиллюстрировать принцип Бернулли, сделайте две полоски бумаги, примерно 15 см в длину и 4 см в ширину. Поднесите маленький конец одной полоски к губам и позвольте ему накинуть на палец. {2} \\ [/ latex].{2} \\ [/ латекс]

  (Напомним, что символ ∝ означает «пропорционально.») Решая для v ₂ , мы видим, что

  [латекс] {v} _ {2} \ propto \ sqrt {h} \\ [/ латекс].

  На рисунке 4 (b) показана версия этого устройства, которое обычно используется для измерения различных скоростей жидкости; такие устройства часто используются в качестве индикаторов воздушной скорости в самолетах.

  Рис. 4. Измерение скорости жидкости на основе принципа Бернулли. (а) Манометр подсоединяется к двум трубкам, которые расположены близко друг к другу и достаточно малы, чтобы не мешать потоку.{2} + \ rho {gh} _ {2} \\ [/ латекс].

  Концептуальные вопросы

  1. Вы можете распылить воду на значительно большее расстояние, поместив большой палец на конец садового шланга и затем отпустив его, чем оставляя его полностью открытым. Объясните, как это работает.

  2. Вода в декоративном фонтане устремляется почти вертикально вверх, и наблюдается расширение потока по мере его подъема. И наоборот, струя воды, падающая прямо из крана, сужается. Объясните, почему, и обсудите, увеличивает или уменьшает поверхностное натяжение эффект в каждом случае.

  3. См. Рис. 1. Ответьте на следующие два вопроса. Почему P _o меньше атмосферного? Почему P _o больше, чем P _i ?

  Рис. 1. Вид сверху автомобиля, проезжающего грузовик по шоссе. Воздух, проходящий между транспортными средствами, проходит по более узкому каналу и должен увеличивать свою скорость ( v ₂ больше v ₁ ), в результате чего давление между ними падает ( P _i меньше чем P _или ).Более сильное давление снаружи сближает автомобиль и грузовик.

  4. Приведите пример увлечения, не упомянутого в тексте.

  5. Многие устройства для улавливания имеют сужение, называемое трубкой Вентури, как показано на рисунке 5. Как это усиливает унос?

  Рис. 5. Трубка с узким сегментом, предназначенная для увеличения уноса, называется трубкой Вентури. Они очень часто используются в карбюраторах и аспираторах.

  6. Некоторые дымоходные трубы имеют Т-образную форму с перемычкой наверху, которая помогает втягивать газы при даже легком ветерке.Объясните, как это работает, с точки зрения принципа Бернулли.

  7. Существует ли предел высоты, на которую захватывающее устройство может поднимать жидкость? Поясните свой ответ.

  8. Почему самолетам предпочтительнее взлетать по ветру, чем по ветру?

  9. Крыши иногда отталкиваются вертикально во время тропического циклона, а здания иногда взрываются наружу при ударе торнадо. Используйте принцип Бернулли для объяснения этих явлений.

  10.Зачем парусной лодке киль?

  11. Опасно стоять рядом с железнодорожными путями, когда проезжает быстро движущийся пригородный поезд. Объясните, почему атмосферное давление толкает вас к движущемуся поезду.

  12. Давление воды внутри сопла шланга может быть меньше атмосферного из-за эффекта Бернулли. Объясните с точки зрения энергии, как вода может выходить из сопла, преодолевая противодействие атмосферному давлению.

  13. Флакон для духов или распылитель распыляет жидкость, находящуюся в флаконе.(Рис. 6.) Как жидкость поднимается в вертикальной трубке в бутылке?

  Рис. 6. Атомайзер: флакон для духов с трубкой для переноса духов через флакон. (Источник: Антония Фой, Flickr)

  14. Если опустить окно автомобиля во время движения, пустой полиэтиленовый пакет иногда может вылететь из окна. Почему это происходит?

  Задачи и упражнения

  1. Убедитесь, что давление имеет единицы энергии на единицу объема.

  2. Предположим, у вас есть датчик скорости ветра, подобный трубке Пито, показанной в примере 2 из раздела «Скорость потока и ее связь со скоростью».На какой коэффициент должна увеличиться скорость ветра, чтобы на манометре значение ч удвоилось? Независимо от движущейся жидкости и жидкости в манометре?

  3. Если показание давления вашей трубки Пито составляет 15,0 мм рт. Ст. На скорости 200 км / ч, каким оно будет при 700 км / ч на той же высоте?

  4. Рассчитайте максимальную высоту, на которую вода может быть разбрызгана из шланга в примере 2, исходя из расхода и ее отношения к скорости, если она: (a) выходит из сопла.(b) Выходит при снятом сопле, предполагая тот же расход.

  5. Каждые несколько лет в Боулдере, штат Колорадо, ветры достигают устойчивой скорости 45,0 м / с (около 100 миль / ч), когда струйный поток спускается ранней весной. Примерно какова сила эффекта Бернулли на крыше площадью 220 м ² ? Типичная плотность воздуха в Боулдере составляет 1,14 кг / м ³ , а соответствующее атмосферное давление составляет 8,89 × 10 ⁴ Н / м ² . (Принцип Бернулли, изложенный в тексте, предполагает ламинарный поток.Использование этого принципа дает только приблизительный результат, поскольку имеется значительная турбулентность.)

  6. (a) Рассчитайте приблизительную силу, действующую на квадратный метр паруса, учитывая, что горизонтальная скорость ветра составляет 6,00 м / с параллельно его передней поверхности и 3,50 м / с вдоль его задней поверхности. Примем плотность воздуха 1,29 кг / м ³ . (Расчет, основанный на принципе Бернулли, является приблизительным из-за эффектов турбулентности.) (B) Обсудите, достаточно ли велика эта сила, чтобы быть эффективной для движения парусной лодки.

  7. (a) Каков перепад давления из-за эффекта Бернулли, когда вода поступает в сопло диаметром 3,00 см из пожарного рукава диаметром 9,00 см при скорости потока 40,0 л / с? б) На какую максимальную высоту над соплом может подниматься эта вода? (Фактическая высота будет значительно меньше из-за сопротивления воздуха.)

  8. (a) Используя уравнение Бернулли, покажите, что измеренная скорость жидкости v для трубки Пито, такой как на рисунке 4 (b), равна

  [латекс] v = {\ left (\ frac {2 \ rho′gh} {\ rho} \ right)} ^ {1/2} \\ [/ latex],

  , где h — высота жидкости манометра,

  [латекс] \ rho ‘\\ [/ latex] — это плотность жидкости манометра, [latex] \ rho \\ [/ latex] — плотность движущейся жидкости, а г — это ускорение свободного падения. .(Обратите внимание, что v действительно пропорционально квадратному корню из h , как указано в тексте.) (B) Вычислите v для движущегося воздуха, если h ртутного манометра равно 0,200 м.

  Глоссарий

  Уравнение Бернулли:

  уравнение, полученное в результате применения сохранения энергии к несжимаемой жидкости без трения: P + 1/2 pv ² + pgh = постоянная через жидкость

  Принцип Бернулли:

  Уравнение Бернулли, примененное на постоянной глубине: P ₁ + 1/2 pv ₁ ² = P ₂ + 1/2 pv ₂ ²

  Избранные решения проблем и упражнения

  1.{3} \\ & = & \ text {энергия / объем} \ end {array} \\ [/ latex]

  3. 184 мм рт. Ст.

  5. 2,54 × 10 ⁵ N

  7. (а) 1,58 × 10 ⁶ Н / м ² (б) 163 м

  Как увеличить давление воды в скважине — Flo от Moen

  Если вы живете в деревне, скорее всего, ваш дом подключен к системе водоснабжения из колодца. А если вы используете колодезную воду, велика вероятность, что вам придется иметь дело с хандрой низкого давления.Оптимальное значение для давления воды составляет около 50 фунтов на квадратный дюйм. Это даст вам достаточно давления, чтобы принять душ с удовольствием, не вызывая чрезмерного износа ваших приспособлений и приборов.

  Есть два основных виновника большинства проблем с низким давлением воды в домах, использующих колодезную воду. Первый — это накопление в водопроводной сети из-за жесткой воды. Другой причиной является неисправный или неправильно отрегулированный напорный бак. В этой статье мы рассмотрим обе причины низкого давления и дадим вам несколько действий, чтобы вода текла так, как вы хотите.

  Проверить на признаки жесткой воды

  Когда минералы и другие отложения попадают в нашу систему водоснабжения, мы получаем «жесткую воду». Со временем такая жесткая вода может привести к серьезным накоплениям в ваших трубах и арматуре и вызвать проблемы с давлением воды по всему дому. Если вы живете на Среднем Западе или Юго-Западе Соединенных Штатов, вы находитесь прямо в центре горячей точки с жесткой водой.

  Вот несколько красных флажков жесткой воды:

  Засоренная лейка душа.

  Одним из явных признаков жесткости воды является забитая насадка для душа. Если вы когда-нибудь замечали, что некоторые из отдельных форсунок в вашей душевой лейке выпускают только струйку воды или распыляют воду под острыми углами, вероятно, жесткая вода вызывает скопление в вашей водопроводной системе. Вы можете удалить эти скопления, отсоединив насадки для душа и оставив на ночь пропитаться дистиллированным уксусом.

  Остатки на кухне и в ванной.

  Жесткая вода оставляет свой след практически на всем, к чему прикасается.Ваша стеклянная посуда никогда не станет полностью чистой, а на занавесках для душа и дверях останется мыльная пена.

  Забиты трубы и стоки.

  Если ваша раковина сливается бесконечно, это может быть еще одним признаком жесткости воды. А если в канализацию забиты минералы и отложения, велика вероятность, что они забивают и остальные трубы.

  Если у вас проблема с жесткой водой, она вполне может быть причиной низкого давления воды в вашем доме.Если признаки есть, вашим следующим шагом должен быть осмотр труб у специалиста-сантехника до того, как вы попытаетесь увеличить давление воды, отрегулировав напорный бак. Если в ваших трубах есть осадок, повышение давления может привести к повреждению водопроводной сети.

  После осмотра вы можете организовать профессиональную чистку ваших труб. Чтобы предотвратить образование отложений в будущем, подумайте о том, чтобы установить систему смягчения воды.

  Отрегулируйте напорный бак

  Если низкое давление воды вызвано не жесткой водой, следующим шагом будет регулировка напорного бака колодца.

  Напорный бак — это то, что контролирует давление воды, поступающей в ваш дом. Он работает с помощью реле давления, чтобы определить, когда он начнет и когда прекратит увеличивать давление воды. Вы можете использовать манометр в шинах, чтобы измерить давление воды в баке, прикрепив его к клапану наполнения воздухом, чтобы получить показания.

  Самый простой способ увеличить давление воды в колодце — отрегулировать реле давления на напорном баке.

  Напорные баки имеют настройки давления как «включения», так и «отключения».Когда давление воды в вашем баке падает ниже уровня включения, реле давления срабатывает и увеличивает давление в баке. Как только давление достигает предельного уровня, переключатель выключается. На вашем напорном баке, скорее всего, указаны оба этих значения.

  Когда вы снимите крышку с реле давления, вы увидите две подпружиненные гайки. Центральная гайка большего размера регулирует диапазон давления переключателя. Если вы затянете центральную гайку, вы увеличите диапазон. Если, например, реле давления было откалибровано с отсечкой 30 фунтов на квадратный дюйм и отсечкой 50 фунтов на квадратный дюйм, затягивание гайки могло увеличить диапазон до 35 и 55.

  Меньшая гайка, расположенная рядом с большей гайкой, регулирует разницу между настройками давления включения и отключения. Если вы затянете маленькую гайку, вы увеличите уровень отсечки, сохраняя при этом исходную настройку.

  Совет по безопасности: перед тем, как снять крышку и начать регулировку реле давления, убедитесь, что вы нашли правильную цепь и отключили питание реле давления.

  Обновление до системы постоянного давления

  Иногда в системах водоснабжения из колодцев одновременная работа нескольких устройств приводит к внезапному падению давления.Добавьте к этому колебания между значениями давления включения и отключения стандартного колодезного водяного насоса, и вы получите некоторые дикие колебания давления воды.

  В системе постоянного давления дополнительный компонент устанавливается на водопроводе, ведущем от колодца. Компонент имеет датчик, который позволяет ему контролировать давление воды, поддерживая его на постоянном уровне.

  Самое замечательное в системах постоянного давления воды то, что они могут быть установлены прямо поверх вашей существующей системы.Еще одно преимущество использования маршрута с постоянным давлением заключается в том, что вы можете обойтись без резервуара высокого давления гораздо меньшего размера.

  Заключение

  Владение домом с системой водоснабжения из колодца имеет свои проблемы, но это не означает, что вам нужно довольствоваться слабым напором воды. Первый шаг к устранению давления воды — определить, вызвано ли оно жесткой водой или вам нужно настроить реле давления. В будущем, если вы хотите более стабильный уровень давления воды, вы всегда можете установить систему постоянного давления.

  Как увеличить давление воды в садовом шланге

  В этой статье предполагается, что в самом садовом кране возникла проблема с низким давлением. Если ваш патрубок обеспечивает большое давление при снятом шланге с , скорее всего, проблема заключается в длине шланга или в каком-либо препятствии в самом распылителе или шланге. Низкое давление на патрубке садового шланга может быть вызвано одной или несколькими причинами, такими как засорение или протечка труб, чрезмерная коррозия патрубка клапана или отсутствие напора воды, поступающей с улицы.

  Первое, что вам нужно сделать, это поискать утечки. Протекающая подающая труба может вызвать проблемы с давлением и , некоторые необнаруженные повреждения под вашим домом или в стенах. Лучший способ проверить утечку — выключить все водопроводные краны и водозаборники в доме. Затем подойдите к водомеру и посмотрите, крутится ли он. Если внутри ничего не расходуется вода и ваш счетчик работает, у вас есть утечка, и вам нужно начать следить за трубами под вашим домом, чтобы найти ее.

  Если вы не обнаружите утечки, следующей причиной может быть засорение линии подачи. Следуйте за трубами за краном вашего дома и проверьте их на возраст и коррозию. Если у вас есть трубопроводы из ПВХ или PEX, это, вероятно, не будет проблемой, но если вы заметите серьезную коррозию на медных или оцинкованных трубопроводах подачи, это может стать причиной проблем с низким давлением.

  Затем стоит заменить патрубок шланга, чтобы посмотреть, решит ли это проблему.Для этого вам понадобится набор разводных ключей. Не забудьте перекрыть воду на улице перед тем, как начать, чтобы вас не обрызгали. Затем следуйте нашим пошаговым инструкциям, чтобы снять и установить новый патрубок.

  Если ваши трубы выглядят новыми, а новый патрубок не увеличивает давление, возможно, давление, поступающее из водопровода, слишком низкое. Используйте 3/4-дюймовый манометр для проверки давления воды из местного домашнего центра, чтобы проверить давление, выходящее из крана.Идеальное давление воды в домашнем хозяйстве колеблется от 45 до 55 фунтов на квадратный дюйм, в то время как давление выше 70 фунтов на квадратный дюйм приведет к значительному повреждению приборов и сантехники.

  В каждом доме есть регулятор давления воды, где вода поступает в дом с улицы, и обычно он находится недалеко от вашего водомера. Если показания вашего манометра были слишком низкими, пора посетить регулятор давления под вашим домом. У вашего регулятора есть регулировочный винт, который можно отрегулировать для увеличения давления, повернув главный винт по часовой стрелке.Обычно рекомендуется проконсультироваться с водопроводчиком, если вам нужно сильно отрегулировать напор воды, поступающей в ваш дом. Повышение давления воды может вызвать нагрузку на старые трубы или ускорить износ светильников в вашем доме. Кроме того, значительное падение давления воды может быть признаком гораздо более серьезной проблемы, которую необходимо решить профессионалу.

  Основы регуляторов давления

  Вы можете найти доступные регуляторы давления Beswick в нашем онлайн-каталоге: Нажмите здесь, чтобы увидеть регуляторы давления

  Регуляторы давления

  используются во многих бытовых и промышленных применениях.Например, регуляторы давления используются в газовых грилях для регулирования пропана, в домашних отопительных печах для регулирования природного газа, в медицинском и стоматологическом оборудовании для регулирования подачи кислорода и анестезиологических газов, в системах пневматической автоматизации для регулирования сжатого воздуха, в двигателях для регулирования подачи топлива и в топливных элементах для регулирования водорода. Как видно из этого частичного списка, регуляторы имеют множество применений, но в каждом из них регулятор давления выполняет одну и ту же функцию. Регуляторы давления снижают давление на входе (или на входе) до более низкого давления на выходе и работают для поддержания этого давления на выходе, несмотря на колебания давления на входе.Снижение давления на входе до более низкого давления на выходе — ключевая характеристика регуляторов давления.

  При выборе регулятора давления необходимо учитывать множество факторов. Важные соображения включают: диапазоны рабочего давления для входа и выхода, требования к потоку, жидкость (газ, жидкость, токсичность или воспламеняемость?), Ожидаемый диапазон рабочих температур, выбор материалов для компонентов регулятора, включая уплотнения, а также в качестве ограничений по размеру и весу.

  Материалы, используемые в регуляторах давления

  Доступен широкий спектр материалов для работы с различными жидкостями и рабочими средами. Обычные материалы компонентов регулятора включают латунь, пластик и алюминий. Также доступны различные марки нержавеющей стали (например, 303, 304 и 316). Пружины, используемые внутри регулятора, обычно изготавливаются из музыкальной проволоки (углеродистой стали) или нержавеющей стали.

  Латунь подходит для большинства обычных применений и обычно экономична.Когда речь идет о весе, часто указывается алюминий. Пластик рассматривается, когда в первую очередь важна низкая стоимость или требуется одноразовый предмет. Нержавеющие стали часто выбирают для использования с агрессивными жидкостями, использования в агрессивных средах, когда важна чистота жидкости или когда рабочие температуры будут высокими.

  Не менее важна совместимость материала уплотнения с жидкостью и с диапазоном рабочих температур. Буна-н — типичный уплотнительный материал.Некоторые производители предлагают дополнительные уплотнения, в том числе: фторуглерод, EPDM, силикон и перфторэластомер.

  Используемая жидкость (газ, жидкость, токсичная или легковоспламеняющаяся)

  Прежде чем выбирать лучшие материалы для вашего применения, следует учитывать химические свойства жидкости. Каждая жидкость будет иметь свои уникальные характеристики, поэтому необходимо тщательно выбирать материалы корпуса и уплотнения, которые будут контактировать с жидкостью. Части регулятора, контактирующие с жидкостью, известны как «смачиваемые» компоненты.

  Также важно определить, является ли жидкость легковоспламеняющейся, токсичной, взрывоопасной или опасной по своей природе. Регулятор без сброса давления предпочтителен для использования с опасными, взрывоопасными или дорогостоящими газами, поскольку конструкция не обеспечивает сброс избыточного давления на выходе в атмосферу. В отличие от регулятора без сброса давления, регулятор сброса (также известный как саморазгрузочный) предназначен для сброса избыточного давления на выходе в атмосферу. Обычно для этой цели сбоку на корпусе регулятора имеется вентиляционное отверстие.В некоторых специальных конструкциях вентиляционное отверстие может иметь резьбу, и любое избыточное давление может быть сброшено из корпуса регулятора через трубки и выпущено в безопасной зоне. Если выбран этот тип конструкции, излишки жидкости должны удаляться соответствующим образом и в соответствии со всеми правилами техники безопасности.

  Температура

  Материалы, выбранные для регулятора давления, не только должны быть совместимы с жидкостью, но также должны работать должным образом при ожидаемой рабочей температуре.Основная проблема заключается в том, будет ли выбранный эластомер правильно функционировать в ожидаемом диапазоне температур. Кроме того, рабочая температура может влиять на пропускную способность и / или жесткость пружины в экстремальных условиях эксплуатации.

  Рабочее давление

  Давление на входе и выходе — важные факторы, которые следует учитывать перед выбором лучшего регулятора. Необходимо ответить на следующие важные вопросы: каков диапазон колебаний давления на входе? Какое необходимое давление на выходе? Какое допустимое отклонение давления на выходе?

  Требования к потоку

  Какая максимальная скорость потока требуется приложению? Насколько различается скорость потока? Требования к переносу также являются важным фактором.

  Размер и вес

  Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и вес является важным фактором. Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует консультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса регулятора, повлияет на вес. Также внимательно изучите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.

  Регуляторы давления в работе

  Регулятор давления состоит из трех функциональных элементов

  1. ) Элемент понижения или ограничения давления.Часто это подпружиненный тарельчатый клапан.
  2. ) Чувствительный элемент. Обычно это диафрагма или поршень.
  3. ) Элемент опорной силы. Чаще всего весна.

  Во время работы опорная сила, создаваемая пружиной, открывает клапан. Открытие клапана создает давление на чувствительный элемент, который, в свою очередь, закрывает клапан до тех пор, пока он не откроется ровно настолько, чтобы поддерживать установленное давление. Упрощенная схема «Схема регулятора давления» иллюстрирует это устройство баланса сил.(см. ниже)

  (1) Элемент понижения давления (тарельчатый клапан)

  Чаще всего регуляторы используют подпружиненный «тарельчатый» клапан в качестве ограничительного элемента. Тарельчатый клапан включает эластомерное уплотнение или, в некоторых конструкциях высокого давления, термопластическое уплотнение, которое выполнено с возможностью уплотнения на седле клапана. Когда сила пружины отодвигает уплотнение от седла клапана, жидкость может течь от входа регулятора к выходу. Когда давление на выходе увеличивается, сила, создаваемая чувствительным элементом, сопротивляется силе пружины, и клапан закрывается.Эти две силы достигают точки баланса в уставке регулятора давления. Когда давление на выходе падает ниже заданного значения, пружина отталкивает тарелку от седла клапана, и дополнительная жидкость может течь от входа к выходу до тех пор, пока не будет восстановлен баланс сил.

  (2) Чувствительный элемент (поршень или диафрагма)

  Конструкции поршневого типа часто используются, когда требуется более высокое давление на выходе, когда требуется повышенная прочность или когда давление на выходе не должно поддерживаться в жестких пределах.Конструкция поршня имеет тенденцию быть медленной по сравнению с конструкцией диафрагмы из-за трения между уплотнением поршня и корпусом регулятора.

  При низком давлении или когда требуется высокая точность, предпочтительнее использовать мембранный тип. В мембранных регуляторах используется тонкий дискообразный элемент, который используется для определения изменений давления. Обычно они изготавливаются из эластомера, однако в особых случаях используется тонкий извилистый металл. Мембраны существенно снижают трение, присущее поршневым конструкциям.Кроме того, для регулятора конкретного размера часто можно обеспечить большую зону чувствительности с помощью конструкции диафрагмы, чем это было бы возможно, если бы использовалась конструкция поршневого типа.

  (3) Опорный силовой элемент (пружина)

  Эталонным силовым элементом обычно является механическая пружина. Эта пружина воздействует на чувствительный элемент и открывает клапан. Большинство регуляторов имеют регулировку, которая позволяет пользователю регулировать заданное значение давления на выходе, изменяя силу, прилагаемую эталонной пружиной.

  Точность и емкость регулятора

  Точность регулятора давления определяется графиком зависимости давления на выходе от расхода. Полученный график показывает падение давления на выходе при увеличении расхода. Это явление известно как спад. Точность регулятора давления определяется как степень наклона устройства в диапазоне потоков; чем меньше спад, тем выше точность. Кривые зависимости давления от расхода, представленные на графике «Карта работы регулятора давления прямого действия», указывают на полезную регулирующую способность регулятора.При выборе регулятора инженеры должны изучить кривые зависимости давления от расхода, чтобы убедиться, что регулятор может соответствовать требованиям к рабочим характеристикам, необходимым для предлагаемого применения.

  Определение падения

  Термин «спад» используется для описания падения давления на выходе ниже исходного заданного значения при увеличении потока. Падение также может быть вызвано значительными изменениями давления на входе (от значения, когда был установлен выход регулятора). Когда давление на входе возрастает по сравнению с исходной настройкой, давление на выходе падает.И наоборот, когда давление на входе падает, давление на выходе растет. Как видно на графике «Рабочая карта регулятора давления прямого действия», этот эффект важен для пользователя, поскольку он показывает полезную регулирующую способность регулятора.

  Размер отверстия

  Увеличение отверстия клапана может увеличить пропускную способность регулятора. Это может быть полезно, если ваша конструкция может вместить регулятор большего размера, однако будьте осторожны, чтобы не переоценить. Регулятор с клапаном увеличенного размера для условий предполагаемого применения приведет к большей чувствительности к колебаниям входного давления и может вызвать чрезмерное падение давления.

  Давление блокировки

  «Давление блокировки» — это давление выше заданного значения, необходимое для полного закрытия регулирующего клапана и обеспечения отсутствия потока.

  Гистерезис

  Гистерезис может возникать в механических системах, таких как регуляторы давления, из-за сил трения, вызванных пружинами и уплотнениями. Взгляните на график, и вы заметите, для данного расхода, что выходное давление будет выше при уменьшении расхода, чем при увеличении расхода.

  Одноступенчатый регулятор

  Одноступенчатые регуляторы — отличный выбор для относительно небольшого снижения давления. Например, воздушные компрессоры, используемые на большинстве заводов, создают максимальное давление в диапазоне от 100 до 150 фунтов на квадратный дюйм. Это давление подается через завод, но часто снижается с помощью одноступенчатого регулятора до более низкого давления (10 фунтов на квадратный дюйм, 50 фунтов на квадратный дюйм, 80 фунтов на квадратный дюйм и т. Д.) Для работы автоматизированного оборудования, испытательных стендов, станков, оборудования для проверки герметичности, линейных приводов, и другие устройства.Одноступенчатые регуляторы давления обычно не работают при больших колебаниях входного давления и / или расхода.

  Двухступенчатый (двухступенчатый) регулятор

  Двухступенчатый регулятор давления идеально подходит для приложений с большими колебаниями расхода, значительными колебаниями давления на входе или снижением давления на входе, например, с газом, подаваемым из небольшого резервуара для хранения или газового баллона.

  Для большинства одноступенчатых регуляторов, за исключением тех, которые используют конструкцию с компенсацией давления, большое падение давления на входе вызовет небольшое увеличение давления на выходе.Это происходит потому, что силы, действующие на клапан, изменяются из-за большого падения давления с момента первоначальной настройки давления на выходе. В двухступенчатой ​​конструкции вторая ступень не будет подвергаться этим большим изменениям входного давления, а будет только небольшое изменение по сравнению с выходом первой ступени. Такое расположение обеспечивает стабильное давление на выходе из второй ступени, несмотря на значительные изменения давления, подаваемого на первую ступень.

  Трехступенчатый регулятор

  Трехступенчатый регулятор обеспечивает стабильное выходное давление, аналогичное двухступенчатому регулятору, но с дополнительной способностью выдерживать значительно более высокое максимальное входное давление.Например, трехступенчатый регулятор серии Beswick PRD3HP рассчитан на работу с давлением на входе до 3000 фунтов на квадратный дюйм и обеспечивает стабильное давление на выходе (в диапазоне от 0 до 30 фунтов на квадратный дюйм), несмотря на изменения давления подачи. Небольшой и легкий регулятор давления, который может поддерживать стабильно низкое выходное давление, несмотря на давление на входе, которое со временем будет снижаться из-за высокого давления, является критическим компонентом во многих конструкциях. Примеры включают портативные аналитические приборы, водородные топливные элементы, беспилотные летательные аппараты и медицинские устройства, работающие на газе под высоким давлением, подаваемом из газового баллона или баллона для хранения.

  Теперь, когда вы выбрали регулятор, который лучше всего подходит для вашего применения, важно правильно установить и отрегулировать регулятор, чтобы обеспечить его правильную работу.

  Большинство производителей рекомендуют установку фильтра перед регулятором (некоторые регуляторы имеют встроенный фильтр) для предотвращения загрязнения седла клапана грязью и твердыми частицами. Работа регулятора без фильтра может привести к утечке в выпускной канал, если седло клапана загрязнено грязью или инородным материалом.Регулируемые газы не должны содержать масел, смазок и других загрязнителей, которые могут загрязнить или повредить компоненты клапана или повредить уплотнения регулятора. Многие пользователи не подозревают, что газы, подаваемые в баллонах и небольших газовых баллончиках, могут содержать следы масел, образовавшихся в процессе производства. Присутствие масла в газе часто не очевидно для пользователя, поэтому эту тему следует обсудить с поставщиком газа, прежде чем выбирать материалы уплотнения для регулятора. Кроме того, газы не должны содержать чрезмерной влажности.В приложениях с высоким расходом может произойти обледенение регулятора при наличии влаги.

  Если регулятор давления будет использоваться с кислородом, имейте в виду, что этот кислород требует специальных знаний для безопасного проектирования системы. Необходимо указать смазочные материалы, совместимые с кислородом, и обычно требуется дополнительная очистка для удаления следов смазочно-охлаждающих масел на нефтяной основе. Обязательно сообщите поставщику регулятора о том, что вы планируете использовать регулятор в кислородной системе.

  Не подключайте регуляторы к источнику питания с максимальным давлением, превышающим номинальное давление на входе регулятора.Регуляторы давления не предназначены для использования в качестве запорных устройств. Когда регулятор не используется, давление питания должно быть отключено.

  Установка

  STEP 1
  Начните с подключения источника давления к входному отверстию и линии регулируемого давления к выходному отверстию. Если порты не отмечены, обратитесь к производителю, чтобы избежать неправильного подключения. В некоторых конструкциях внутренние компоненты могут быть повреждены, если давление питания по ошибке подается на выпускное отверстие.

  STEP 2
  Перед включением давления подачи в регулятор, отвинтите ручку управления регулировкой, чтобы ограничить поток через регулятор. Постепенно увеличивайте давление питания, чтобы не «сотрясать» регулятор внезапным выбросом жидкости под давлением. ПРИМЕЧАНИЕ. Избегайте полностью закручивать регулировочный винт в регулятор, потому что в некоторых конструкциях регуляторов полное давление подачи будет подаваться к выходному отверстию.

  STEP 3
  Установите регулятор давления на желаемое давление на выходе.Если регулятор работает без сброса давления, будет легче отрегулировать давление на выходе, если жидкость течет, а не «тупиковый» (нет потока). Если измеренное давление на выходе превышает желаемое давление на выходе, выпустите жидкость со стороны выхода регулятора и уменьшите давление на выходе, повернув ручку регулировки. Никогда не выпускайте жидкость, ослабляя фитинги, так как это может привести к травме.

  При использовании регулятора разгрузочного типа избыточное давление будет автоматически сбрасываться в атмосферу со стороны выхода регулятора, когда ручка поворачивается для понижения настройки выхода.По этой причине не используйте регуляторы разгрузочного типа с легковоспламеняющимися или опасными жидкостями. Убедитесь, что лишняя жидкость удалена безопасно и в соответствии со всеми местными, государственными и федеральными законами.

  STEP 4
  Чтобы получить желаемое давление на выходе, сделайте окончательные настройки, медленно увеличивая давление ниже желаемой уставки. Установка давления ниже желаемой настройки предпочтительнее, чем установка сверху желаемой настройки. Если вы превысили заданное значение при настройке регулятора давления, уменьшите заданное давление до точки ниже заданного значения.Затем снова постепенно увеличивайте давление до желаемой уставки.

  STEP 5
  Несколько раз включите и выключите давление питания, контролируя давление на выходе, чтобы убедиться, что регулятор постоянно возвращается к заданному значению. Кроме того, давление на выходе также следует периодически включать и выключать, чтобы регулятор давления вернулся к желаемой уставке. Повторите последовательность настройки давления, если давление на выходе не возвращается к желаемому значению.

  Beswick Engineering специализируется на миниатюрных жидкостных и пневматических фитингах, быстроразъемных соединениях, клапанах и регуляторах. У нас есть команда опытных инженеров, готовых помочь вам с вашими вопросами. Индивидуальный дизайн доступен по запросу. Отправьте запрос на нашей странице «Связаться с нами» или щелкните значок чата в правом нижнем углу экрана.

  Расход регулирующего клапана

  и перепад давления — студент

  Заголовок для стены текста

  Вы должны посмотреть на всю картину, чтобы понять, где регулирующий клапан (или какие-либо элементы для снижения давления) играют важную роль в гидравлике.

  Обычно у вас есть источник (с фиксированным давлением P1) и пункт назначения (с фиксированным давлением P2), соединенные трубой с регулирующим клапаном на ней (или обычным клапаном, если на то пошло).

  Если клапан закрыт, то поток через него не проходит, и давление до и после клапана будет равно P1 и P2, соответственно.

  
  Когда вы начинаете открывать клапан, будет путь, по которому может возникнуть поток от более высокого давления (P1) к более низкому давлению (P2), и на самом деле поток должен возникать.Количество потока будет зависеть от них:

  1. Потеря давления перед клапаном

  2. Потеря давления после клапана

  3. Потеря давления на самом клапане.

  Сумма потерь давления (sumDelF), приведенная выше, должна соответствовать перепаду давления (P2-P1, при условии отсутствия статического напора для удобства обсуждения).

  Я думаю, можно с уверенностью сказать, что для подавляющего большинства гидравлических систем потеря давления в № 3 является контролируемой, но это не означает, что потери в № 1 и № 2 можно игнорировать.

  Чем дальше вы открываете клапан, тем меньше сужение клапана возникает, поэтому требуется больший поток. Тем не менее, sumDelF = P2-P1 должно выполняться постоянно, поэтому необходимо учитывать уменьшение падения давления в № 3. И это будет объяснено увеличением падения давления как для №1, так и для №2 (поскольку падение давления пропорционально увеличению расхода).

  Итак, чтобы ответить на ваш вопрос:

  Для регулирующего клапана я знаю, что при увеличении открытия, расход также увеличивается в действительности.

  Это верно при условии, что давление на входе и выходе клапана остается одинаковым.

  При увеличении открытия клапана падение давления на нем должно уменьшаться. И когда падение давления на нем уменьшается, это должно привести к уменьшению расхода, поскольку падение давления на клапане приводит в движение поток. Это противоречит тому, что я сказал ранее, что должно привести к увеличению расхода.

  Вы должны понимать, что то, что вы делали только тогда, когда открываете клапан, — это большая площадь, через которую может проходить поток.Расход через клапан по-прежнему зависит от того, какое давление на входе и выходе на клапан имеет.

  Поскольку у вас большая площадь для прохождения потока, из этого следует, что у вас будет больший поток на вашем клапане (меньшее сопротивление потоку). Хотя заманчиво предположить, что давления на входе и выходе будут равны P1 и P2 соответственно, мы также должны учитывать потери давления в вашем трубопроводе, которые, в свою очередь, зависят от расхода.

  Таким образом, должна быть точка, в которой все уравновешивается, когда для данного потока F потери давления для трубопровода до и после потока приведут к давлению на входе (P1-delPupstream) и выходе (P2 + delP на выходе), которые, в свою очередь, будут , приводит к тому же потоку F для данного открытия клапана (сужения).

  Как указывают другие элементы здесь, открытие клапана представляет собой сопротивление потоку. Представьте, что отверстие клапана — это длина трубы (с заданным диаметром). Когда он открыт на 100%, длина минимальная. Когда вы закрываете клапан, эта длина увеличивается и уходит в бесконечность, когда вы закрываете его полностью.

  Для повышения давления капли: Лекарства от пониженного давления — купить таблетки от пониженного давления в Москве, цены от 12,5 рублей в наличии в аптеке