Напор в жидкости
Напор в жидкости — это энергетическая характеристика потока: работа, которую может совершить единица веса жидкости. Он объединяет влияние высоты, давления и скорости движения жидкости и измеряется в метрах.
Величина напора используется в законе Бернулли. Если жидкость движется установившимся потоком без потерь, полный напор вдоль одной линии тока сохраняется. Поэтому изменение высоты или скорости может сопровождаться изменением давления.
Здесь \(z\) — высота выбранной точки над уровнем отсчёта, \(p\) — давление, \(\rho\) — плотность жидкости, \(v\) — скорость потока, \(g\) — ускорение свободного падения. Все три слагаемых имеют размерность длины и измеряются в метрах.
Первое слагаемое называют геометрическим напором, второе — напором давления, третье — скоростным напором. В реальной жидкости часть энергии теряется из-за вязкости, поэтому напор обычно уменьшается по направлению движения. Это уменьшение описывают через гидравлический уклон.
Если жидкость находится на высоте \(z=3\) м, давление соответствует напору \(p/(\rho g)=2\) м, а скоростной напор равен \(v^2/(2g)=1\) м, то полный напор равен \(H=3+2+1=6\) м.
Напор — не то же самое, что давление. Давление измеряется в паскалях и действует на поверхность, а напор измеряется в метрах и показывает энергию единицы веса жидкости. Напор также не следует путать с полным давлением потока: эти величины связаны, но имеют разные единицы и физический смысл.
Что произойдёт с напором давления \(p/(\rho g)\), если при неизменных \(z\) и полном напоре скорость потока увеличится?
Главное
- Напор — энергия единицы веса жидкости; его единица СИ — метр.
- \(H=z+\frac{p}{\rho g}+\frac{v^2}{2g}\): напор состоит из высотной, давленческой и скоростной частей.
- В идеальном потоке полный напор сохраняется, а в реальном уменьшается из-за потерь энергии.