皮托管,又称皮托静压管,是一种用于测量流体速度的经典工具,其内部结构主要包括以下几个部分:
一、基本构成
皮托管通常由双层套管组成,包括一个圆头的外套管和一个内套管。外套管的直径为D,在圆头中心O处开有一个与内套管相连的总压孔,该孔的直径通常在0.3\~0.6D的范围内。在外套管侧表面,距离O点约3\~8D的位置C处,沿周向均匀地开有一排与外管壁垂直的静压孔。
二、关键部件
1. 总压孔 :位于探头的正前方,用于测量流体的总压。总压是流体的动压与静压之和,它反映了流体在某一点的总能量。总压孔通过管道连接到测压计的一头,以便测量和记录总压值。
2. 静压孔 :位于探头的侧面,用于测量流体的静压。静压是流体在静止状态下所具有的压力,它反映了流体的势能。静压孔也通过管道连接到测压计的另一头,以便测量和记录静压值。
三、内部管道
皮托管的内部结构还包括一个细长的管道,该管道内壁光滑以减少摩擦损失。管道的前端开口朝向流体流动的方向,以便捕捉到流体的动态变化。管道的后端则分别连接到总压孔和静压孔,以便将测量到的总压和静压传递到测压计进行记录和显示。
四、工作原理
皮托管测速的原理基于伯努利方程,即在一个不可压缩且无粘性的流体中,沿着同一条流线速度增加则压强降低。当皮托管被安放在欲测速度的定常气流中时,使管轴与气流的方向一致,管子前缘对着来流。此时,总压孔测量到的是流体在O点的总压,而静压孔测量到的是流体在C点的静压。通过测量总压和静压的差值以及流体的密度等参数,可以利用伯努利方程计算出流体的速度。
综上所述,皮托管的内部结构包括双层套管、总压孔、静压孔以及内部管道等关键部件。这些部件共同协作使得皮托管能够准确地测量流体的速度和其他相关参数。