تحقیق در رابطه برنولی

هدف از آزمایش : بررسي درستي رابطه برنولي براي جريان آب دريك مجراي باسطح متغيير

اصل برنولی می‌گوید در جریان لایه‌ای نامتلاطم ، فشار با کاهش سرعت افزایش می‌یابد، برعکس ناحیه‌هایی که در آن سرعت بیشتر است فشار کمتری دارند. چنین وضعیتی را برای جریان متلاطم که در آن حرکت شاره در هم و بر هم یا نامنظم و نامرکب است نمی‌توان تعمیم داد. اصل برنولی برای جریان لایه‌ای یعنی هنگامی که هر لایه شاره در کنار لایه‌های مجاور به آرامی در حرکت باشد قابل استفاده است.

معادله برنولی در مکانیک سیالات رفتار شاره را در جریان یکنواخت توضیح می‌دهد. صورت اولیه این معادله چنین است:

b عددی ثابت معروف به «ثابت برنولی» است. معادله بالا به شرطی درست است که جریان پایا،ناوشکسان و تراکم‌ناپذیر باشد.

برای جریان‌های وشکسان این معادله به معادله دیگری تبدیل می‌شود:

که در آن Q نیروی ناشی از اصطکاک است.

کاربردهای اصل برنولی

از نمونه‌های مهمی که از کارکرد اصل برنولی می‌توان نام برد، طرز کار کاربراتور در بسیاری از موتورهای بنزینی است. هوا از طریق مجرای گشاد کاربراتور (محل 1 در شکل 1) به داخل موتور جریان می‌یابد. اما وقتی مجرا تنگتر می‌شود. (محل 2 شکل 1) سرعت هوا زیاد و فشار آن کم می‌شود. بنزین در محل تنگتر مجرا وارد کاربراتور می شود. از آنجا که مخزن بنزین دارای فشار جو است، ولی مجرای تنگ کاربراتور فشار کمتری دارد. بنزین از طریق مجرای تنگ به درون کاربراتور می‌رود و در آنجا با هوا مخلوط می‌شود تا مخلوط قابل احتراقی از بنزین و هوا بوجود آید.

نمونه آشنای دیگر از کارکرد اصل برنولی

این است که پرده سقفی اتومبیلهایی که با سرعت زیاد در بزرگراهها در حرکتند، در حالتی که پرده روی سقف کشیده شده و پنجره‌ها بسته است به طرف بالا پف می‌کند و برجسته می‌شود. از دید چارچوب مرجع اتومبیل به هوای خارج با سرعت زیاد از روی پرده جریان دارد، در حالی که هوای داخل اتومبیل در حال سکون است. بنابراین ، هوای خارج نسبت به هوای داخل فشار کمتری دارد و در نتیجه پرده سقفی به طرف بیرون پف خواهد کرد.

روش انجام آزمايش :

1- قبل از شروع آزمايش و اندازه گیری دقت کنید که هیچ حباب هوایی در داخل دستگاه آزمایش و پیزومترها نباشد. در صورت وجود حباب، شیرهای ابتدا و انتهای دستگاه را کاملا˝ باز کنید تا حباب ها به همراه جریان خارج شوند. همچنین می توان با بازکردن پیچ بالای پیزومترها حباب ها را خارج کرد. جهت تسریع در خروج حباب ها به آرامی ضرباتی با انگشت به قسمت های مختلف دستگاه بزنید.

2- پس از آماده شدن، پمپ دستگاه را روشن کرده و شیر دو طرف را کاملا˝ باز نمایید و برای دبی حداکثر ارتفاع آب در پیزومترهای A تا I  و ارتفاع مخروط دوارسنج(یعنی ارتفاع سطح بالای مخروط) را قرائت نموده، یادداشت کنید. ارتفاع آب در کلیه پیزومترها باید در محدوده مدرج شده واقع شوند. دبی جریان را به طریقه حجمی نیز اندازه بگیرید.(توسط میز آزمایشگاهی)

با يادداشت نمودن ارتفاع پيزومترها و مقياس روتامتر و تعيين دبي توسط ميز آزمايشگاهي مي توان ضرايب افت هر قسمت ونتوري، ديفيوزر، اوريفيس، زانوئي و روتامتر را تعيين نمود.

 منابع و مآخذ :

1.   مقدمه اي بر مکانيک سيالات / رابرت دبليو . فاکس و الن تي . مک دونالد / ترجمه بهرام پوستي / ويرايش چهارم

2.   مکانيک سيالات / ايروينگ اچ . شيمز / ترجمه مهندس عليرضا انتظاري / چاپ پنجم

3.   فیزیک جلد دوم نوشته هالیدی و رزنیک صفحه ۳۱

4.   مهندسی شیمی          کولسون ، ریچاردسون          ترجمه : محسن عدالت

5.   مکانیک سیالات          ایرونیگ اچ شمیز                ترجمه  : علیرضا انتظاری

6.   استریت                     ترجمه : مهندس شیر نژاد

7.   شیمی معدنی 1          دکتر علی الیاسی

8.   انتقال حرارت(اصول و کاربرد )        دکتر نوعی ، دکتر خشنودی

نوشته شده توسط شهرزاد محمدی در جمعه ششم خرداد 1390 |