Что такое скоростной напор?
Скоростной напор — это та часть полной энергии жидкости, которая обусловлена её движением и выражается в виде эквивалентной высоты столба жидкости. Это одно из трёх слагаемых уравнения Бернулли наряду с пьезометрическим (напором давления) и геометрическим напором. Скоростной напор показывает инженерам, какая доля энергии потока приходится на кинетическую составляющую. Это критически важно при подборе диаметра трубопроводов, расчёте насосных систем и оценке местных и линейных потерь напора.
Как пользоваться калькулятором
Введите скорость потока жидкости в метрах в секунду и ускорение свободного падения (по умолчанию 9,81 м/с² на Земле). Калькулятор мгновенно выдаёт скоростной напор в метрах столба жидкости. Поскольку скоростной напор зависит только от скорости и ускорения свободного падения, результат не зависит от плотности жидкости.
Разбор формулы
Уравнение скоростного напора выглядит так:
$$h_v = \frac{\text{Velocity}^{2}}{2 \cdot \text{Gravity}}$$
Здесь v — средняя скорость потока, а g — ускорение свободного падения. Поскольку скорость возводится в квадрат, напор резко возрастает с ускорением потока: при увеличении скорости вдвое скоростной напор возрастает в четыре раза. Знаменатель \(2g\) переводит кинетическую энергию на единицу веса в единицу длины.
Пример расчёта
Допустим, вода течёт по трубе со скоростью 3 м/с на Земле (\(g = 9{,}81\) м/с²). Тогда $$h_v = \frac{3^{2}}{2 \times 9{,}81} = \frac{9}{19{,}62} = 0{,}4587 \text{ метра.}$$ Поток воды несёт кинетическую энергию, эквивалентную столбу жидкости высотой 0,46 м.
Часто задаваемые вопросы
Влияет ли тип жидкости на скоростной напор? Нет. Скоростной напор зависит только от скорости и ускорения свободного падения, поэтому вода, масло и воздух при одинаковой скорости имеют одинаковый скоростной напор в метрах своего собственного столба.
В каких единицах получается результат? В метрах столба жидкости, если скорость задана в м/с, а g — в м/с². Для американской системы единиц используйте фут/с и 32,174 фут/с², чтобы получить результат в футах.
Почему скоростной напор так важен? Он используется в уравнении Бернулли и при расчёте местных потерь (на фитингах, арматуре, клапанах), где потеря обычно равна коэффициенту, умноженному на скоростной напор.
