Dlaczego przepływ miałby płynąć poziomo, a nie pionowo w rurze?

Byłem ciekawy tego. Jeśli mam rurkę, w której płynie woda. i zamontował pionowo małą rurkę przedłużającą z pętlą. Woda pójdzie poziomo i tylko kilka kropel przejdzie pionowo. Dlaczego? i jak możesz określić, ile wody pójdzie w pionie? Próbowałem znaleźć naukowe wyjaśnienie, ale nic nie znalazłem. Co jeśli chcę zaprojektować rurkę z tą pętlą, ale nie chcę, aby woda płynęła pionowo?

Oto schemat, jeśli nie rozumiesz:

Czy istnieje sposób, aby zapobiec pionowemu przepływowi wody, jeśli rura jest zablokowana?

mechanical-engineering fluid-mechanics

— Manaf
źródło

Odwróć go do góry nogami i sprawdź wyniki ... Sprowadza się to do „dlaczego woda nie płynie pod górę?”

— SF.

Do czego służy pętla, jeśli powinna pozostać pusta od wody? Jeśli jest to zawór liniowy lub coś do podłączenia gazu, możesz zainstalować zawór zwrotny (lub jakikolwiek inny zawór), który zapobiegałby jakiemukolwiek przepływowi (woda do rurki)

— J. Ari

@ J.Ari: Jeśli tak, ciśnienie za zaworem byłoby inne. wartość nie jest taka sama przed i za zaworem. dlatego nie dodałem zaworu.

— Manaf

Odpowiedzi:

Woda lubi podążać ścieżką najmniejszego oporu.

W tym scenariuszu masz 2 ścieżki do pokonania przez wodę, gdy dotrze ona do trójnika.

Jeśli porównamy dwie ścieżki, zobaczymy, dlaczego nie chce podróżować przez pionową rurkę. Po pierwsze, aby przejść przez pionową rurkę, musiałby pokonać grawitację. Rura wydaje się cieńsza, więc podczas jej przemieszczania miałaby większe straty tarcia. Aby dodać do tego, ma zakręt, który jest kolejnym źródłem strat tarcia w porównaniu do prostej rury.

Jeśli znasz podstawowe obwody elektryczne prądu stałego, możesz wiedzieć, że jeśli prąd płynie przez rezystory równoległe, wyższy prąd przepłynie przez gałąź niższego oporu. To jest analogiczna sytuacja. Prąd jest podobny do natężenia przepływu, rezystancja jest jak tarcie i straty grawitacyjne, a napięcie jest jak ciśnienie.

Możesz użyć równań zasady Bernoulliego, aby dowiedzieć się, jak te straty wpłyną na szybkość przepływu.

Jeśli chcesz zapobiec pionowemu przepływowi wody, gdy rura jest zablokowana, musisz upewnić się, że straty ciśnienia w pionowej rurze spowodowane grawitacją i tarciem są większe niż maksymalne ciśnienie, jakie możesz wytworzyć. Będzie to zależeć od tego, w jaki sposób uzyskujesz przepływ, jeśli jest to pompa, pompa może się zatrzymać lub dławić, gdy osiągnie maksymalne ciśnienie robocze. Jeśli płynie z wyższego punktu, bezpieczną rzeczą jest upewnienie się, że twoja rura jest wyższa niż najwyższy punkt, z którego zasilasz. (prawdopodobnie możesz uciec z nieco poniżej najwyższego punktu ze względu na straty tarcia po drodze, szczególnie w zależności od długości rur).

— JMac
źródło

Dziękuję bardzo za odpowiedź. To wyjaśnia wszystko! źródłem przepływu jest pompa i do momentu dławienia (jeśli jest zablokowana) woda osiągnie pionową rurkę. Czy jest coś jeszcze, co może działać?

— Manaf

Bez obaw. Zwykle staram się zastosować analogię obwodu, ponieważ większość osób studiujących płyny już zrobiło kurs fizyki z prostymi obwodami elektrycznymi. Ponadto zobaczysz, że układy elektryczne i płynne mogą być bardzo podobne (i robi się naprawdę fajnie, gdy zaczynasz uczyć się układów mechanicznych i wszystkiego innego w ten sam sposób). Jeśli chodzi o pompę, prawdopodobnie będziesz musiał pobawić się konfiguracją pompy lub rurociągiem. Nie wiem, czy byłbyś w stanie wyregulować ciśnienie utknięcia pompy, czy nie.

— JMac

@JMac Jak wytłumaczysz magnetyzm analogią wody? Ciśnienie wody: napięcie i przepływ wody to prąd, ale pojemność? Indukcyjność ...

— Solar Mike

@SolarMike To trochę trudniejsze, ale mam na myśli, że jeśli przejdziesz do analizy danych wejściowych systemu sterowania w porównaniu z wyjściem, możesz wymyślić analogiczny model. Pojemność, indukcyjność itp. Są modelowane przez równania różniczkowe, które je reprezentują. Nadal wykorzystuje prądy i napięcia (tylko stawki mają teraz znaczenie).

— JMac

@JMac Uważam, że ciśnienie i przepływ działają dobrze i ustawiam wiele jako punkt wyjścia - po tym tak bardzo nie pomaga.

— Solar Mike

Zależy od nacisków wewnętrznych i zewnętrznych. Zastosuj równanie Bernoulliego do sytuacji. Sprawdź także współczynnik rozładowania i efekt Coandy. Aby zatrzymać przepływ w pionie, zablokuj go tak samo jak rurka.

— Solar Mike
źródło

Dziękuję za odpowiedz. Wpadłem na pomysł z twojej odpowiedzi przed btw i przetestowałem go dzisiaj. Przy użyciu powietrza działało i wciąż muszę go przetestować za pomocą wody! Sprawdzę je dzisiaj i mam nadzieję, że je dostanę. Zablokowanie trójnika nie jest tutaj możliwe, ponieważ chcę zmierzyć ciśnienie.

— Manaf