Vyparovanie vody • Každej kvapaliny v otvorenej nádobe časom ubúda. Kvapalina sa za každej

teploty na svojom povrchu mení na pary - vyparuje sa. Vyparovanie sa na povrchu kvapaliny so stúpajúcou teplotou zväčšuje.

• Pri topení (tuhnutí) tuhá látka aj kvapalina sú pod rovnakým tlakom (zvyčajne barometrickým), kým pri vyparovaní napr. vody z voľného povrchu, para nepodlieha barometrickému tlaku. Pod tlakom (napätím) pary sa rozumie tlak, ktorým sa para difúziou šíri do vzduchu. Na zistenie vyparovania je preto potrebné pre paru zabezpečiť merateľný tlak, a to je možné len v uzatvorenom priestore nad kvapalinou.

• Para, ktorá pri danej teplote nemení tlak ani vtedy, keď sa mení jej objem, je para nasýtená jej tlak je tlakom alebo napätím nasýtenej pary.

• Kvapalina a jej nasýtená para sú v rovnováhe pri určitej teplote, len určitom tlaku.

Teplota (°C)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tlak (kPa)

0,58 1,18 2,26 4,22 7,36 11,3 20 31,3 42,1 69,9 101,9

Kvapalina a jej nasýtená para sú v rovnováhe pri určitej teplote, len určitom tlaku. Tab. 1. Tlak nasýtenej vodnej páry v závislosti od teploty

Čím je teplota vody nasávanej požiarnym čerpadlom vyššia, tým vyšší je tlak nasýtených vodných pár, a tým je nižšia sacia schopnosť požiarneho čerpadla. Záverom možno konštatovať že pri dokonale tesnom čerpadle a sacom vedení a za predpokladu dokonalej tekutosti a čistoty vody, aby sme vodu teplú 100 °C pri normálnom barometrickom tlaku 0,102 MPa vôbec nenasali (jej tlak nasýtených pár je tiež 0,102 MPa tab.1), čerpadlo by nasávalo len vodnú páru.

Aj keď sa zdá, že pri rovnovážnom stave medzi kvapalinou a jej parou sa nič nedeje, predsa sú molekuly kvapaliny v ustavičnom pohybe. Niektoré molekuly vyletujú z povrchu kvapaliny - vyparujú sa a niektoré molekuly sa do kvapaliny vracajú.

Var vody

Keď sa tlak nasýtených pár kvapaliny vyrovná vonkajšiemu tlaku, mení sa kvapalina na paru nielen na povrchu, ale v celom objeme. Prejaví sa to zvláštnym zmietavým pohybom, ktorý vzniká tým, že sa v kvapaline tvoria bublinky pary vystupujú na povrch. Tento stav kvapaliny sa nazýva var. Príslušná teplota sa nazýva teplota varu za daného tlaku. So závislosťou tlaku nasýtených pár od teploty súvisí aj závislosť teploty od vonkajšieho tlaku.

Tab. 2. Teplota varu vody za rôzneho tlaku.

Teplota (°C)

0 5 10 15 20 25 30 44,7 59 69,3 76 81 85 89 92 96 99 100

Tlak (kPa)

0,49 0,78 0,98 1,47 2,16 3,04 4,41 9,8 19,6 29,4 39,2 49 58,8 68,6 78,4 88,3 98,1 102

Dôležitou problematikou v požiarnej praxi je nasávanie vody z prirodzeného zdroja požiarnymi odstredivými čerpadlami. Nasávanie vody sa deje na základe rozdielu tlakov, barometrického, pôsobiaceho na hladinu vody v prirodzenom vodnom zdroji a tlaku v najvyššom mieste sacieho prierezu obežného kolesa odstredivého čerpadla.

Maximálna teoretická geodetická sacia výška odstredivého čerpadla zodpovedajúca normálnemu barometrickému tlaku 0,102 MPa pri teplote vody 0 °C by bola 10,33 m.

Túto výšku v skutočnosti nie je možná dosiahnuť, pretože jej veľkosť je podmienená niektorými dôležitými faktormi (tlak, teplota).

Viskozita kvapalín

Viskozita kvapalín je dôležitá fyzikálna vlastnosť, ktorá ovplyvňuje prácu hydraulických strojov.

Zo skúseností vieme, že voda v koryte rieky, alebo v potrubí prúdi najrýchlejšie v strede toku. Prúdenie kvapalín si predstavujeme ako posúvanie jednotlivých vrstiev kvapalín v smere prúdu (obr. 1).

Rýchlejšia vrstva strháva pomalšiu do rýchlejšieho pohybu a opačne, pomalšia zdržiava rýchlejšiu. Jednotlivé vrstvy kvapalín sa po sebe posúvajú.

Posúvaním sa jednotlivých vrstiev kvapaliny po sebe vzniká odpor proti posúvaniu, ktorému hovoríme vnútorné trenie.

 

Obr. 1. Zmena rýchlosti prúdenia v závislosti od polohy častice kvapaliny.

Na styčnej ploche S dvoch vrstiev obr. 2 vzniká napätie t , ktoré závisí od rozdielu rýchlosti c obidvoch vrstiev a nepriamo od ich vzdialenosti Dl.

 

Veľkosť napätia je daná vzťahom:

Obr. 2. Vznik napätia na styčnej ploche vrstiev kvapaliny.

Konštanta účinnosti je súčiniteľ vnútorného trenia, tzv. dynamická viskozita. Hlavnou jednotkou dynamickej viskozity je l pascal sekunda (pa.s) a znamená viskozitu kvapaliny, v ktorej pri rozdiely rýchlosti c = l m/s proti prúdu vzniká rovnobežne s rýchlosťou tangenciálne napätie = l MPa.

 

l

c

.

Kinematická viskozita , vyjadruje viskozitu kvapaliny so zreteľom na jej mernú hmotnosť (hustotu).

Je určená pomerom dynamickej viskozity a mernej hmotnosti .

Hlavnou jednotkou kinematickej viskozity je:

l štvorcový meter za l sekundu (l m2s-1).

Kinematická viskozitu l m2/s má kvapalina s dynamickou viskozitou rovnou 1 Pa.s a hustotou 1 kg/m3

 

Viskozita kvapalín sa obvykle určuje Engelerovými (°E), Sayboltovými (°S) a Redwoodovými (°R) stupňami. Prístroje na meranie viskozity sa nazývajú viskozimetre.

Tekutosťou (fluiditou) kvapalín rozumieme prevrátenú hodnotu dynamickej viskozity.

1

Tlak a tlaková sila.

Tlakom p (obr. 3) rozumieme silu F rovnomerne spojite rozloženú a pôsobiacu kolmo na jednotku plochy S.

Obr. 3. Tlak a tlaková sila

Základnou jednotkou tlaku v sústave jednotiek SI je:

l newton na l štvorcový meter (N/m2 = Pa)

Dočasnými jednotkami používanými v požiarnej praxi sú:

l kilopond na l štvorcový centimeter - l kp/cm2

l meter vodného stĺpca – l mH2O

 Medzi týmito jednotkami platí prevodový vzťah:

1 kp/cm2 = 10 m H2O = 0,1 MPa

S

Fp

Tlak vzniká:

» vlastnou tiažou,

» vonkajšou silou,

» vlastnou tiažou a vonkajšou silou,

» rozdielom merných tiaží.

Torricelliho pokus (princíp nasávania vody)

Máme trubicu ponorenú do kvapaliny ( obr. 4 ). Pri pohybe piesta smerom nahor zistíme, že kvapalina v trubici stúpa a zaplňuje priestor pod piestom. Vysvetlenie tohto javu urobil taliansky fyzik Torricelli, ktorý dokázal, že na hladinu kvapaliny v nádrži pôsobí tlak vzduchu tzv. barometrický tlak b. Pohybom piesta nastalo v trubici zriedenie vzduchu.

Obr. č.4: Torricelliho pokus

Rozdielom tlaku pod piestom a barometrického tlaku začala kvapalina stúpať a vystupovala do výšky H, ktorá zodpovedá rovnováhe medzi tlakom barometrickým a tlakom daným súčtom tlaku spôsobeného výškou H kvapalinového stĺpca a tlaku zriedeného vzduchu pod piestom.

Pri nulovom tlaku vzduchu pod piestom nám výška kvapalinového stĺpca H zodpovedá barometrickému tlaku b. Torricelli dokázal, že barometrický tlak udržal v trubici ortuťový stĺpec vysoký 760 mm a vodný stĺpec vysoký 10,33 m.

V požiarnej praxi môžeme uvažovať hodnotu normálneho barometrického tlaku: b = 0,1 MPa (= 10,33 mH2O)  

Z Torricelliho pokusu vyplývajú pre nás dva dôležité závery:

 

1. rozdiel tlakov je podmienkou pohybu kvapalín (princíp nasávania a dopravy vody požiarnymi čerpadlami)

2. teoretická najväčšia možná sacia výška nasatia vody požiarnych čerpadiel pri normálnom barometrickom tlaku b = 0,1 MPa je z sgt = 10,33 m

Barometrický tlak klesá s narastajúcou nadmorskou výškou.

Hodnoty stredného barometrického tlaku b ( kPa ) sú pre rôzne nadmorské výšky h ( m ) pri teplote 0 °C v tabuľke č. 4.

Tab. 4. Stredný barometrický tlak pre rôznu nadmorskú výšku.

Nadmorská výška h (m) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1300 1500 1700

Barometrický tlak p (kPa) 101,3 100,1 98,9 97,8 96,6 95,5 94,2 93,2 92,2 90,2 89,8 86,7 84,5 82,4

Teoretická sacia výška (m) 10,33 10,21 10,1 9,97 9,85 9,74 9,61 9,5 9,4 9,2 9,16 8,84 8,62 8,4

Hydrostatický tlak.

 

V kvapalinách býva tlak často vyvolaný silami, ktoré pôsobia priamo na teplotu kvapaliny a nie na jej povrch. Najznámejším prípadom, ktorým sa budeme zaoberať, je účinok zemskej tiažovej sily na jednotlivé častice kvapaliny.

Tlak vyvolaný vlastnou tiažou kvapaliny budeme nazývať hydrosta tický tlak.

V kvapalinách s väčšou hustotou je tlak vyšší

1. Hydrostatický tlak narastá priamoúmerne s hĺbkou h.

2. Hydrostatický tlak narastá s priamoúmernou hustotou r kvapaliny.

 

Ak si predstavíme rozsiahlu vrstvu kvapaliny a v nej v hĺbke h vodorovné dno (obr. 5) vidíme, že nad časťou dna o ploche S spočíva stĺpec kvapaliny objemu S.h s tiažou S.h..g.

Touto silou tlačí kvapalina na plochu dna s veľkosťou S, a preto tlak na dno v hĺbke h je ph.

Obr. č.5: Tlak a tlaková sila na dno nádoby

Vzorec na výpočet hydrostatického tlaku.Kde:

ph – hydrostatický tlak

S – plocha

h – hĺbka

– hustota

g – tiaž

Tlak na dno závisí len od hĺbky dna a od mernej hustoty r kvapaliny. Na vodorovné dno plochy S pôsobí tlaková sila.

Kde:

F – sila

S – plocha

h – hĺbka

– hustota

g – tiaž

ghS

ghSph ..

...

ghSF ...

Absolútny tlak, pretlak, podtlak a ich meranie.

 

Na voľnu hladinu kvapaliny ako vieme pôsobí atmosférický tlak b vzduchu, ktorého hodnota kolíše okolo 0,1 MPa.

Výsledný tlak kvapaliny a vzduchu pôsobiaceho na hladinu je tzv. absolútny tlak pa.  

Absolútny tlak prostredia je teda tlak vzhľadom k vzduchoprázdnemu priestoru (vákuu). Platí vzťah pa = b + ph.

Pretlak ppr je tlak, o ktorý je tlak uvažovaného prostredia vyšší ako tlak barometrický ppr = pa - b

Podtlak ppo je tlak, ktorý udáva rozdiel medzi tlakom barometrickým a absolútnym tlakom uvažovaného prostredia ppo = b - pa

Pretlak meriame prístrojmi, tzv. manometrami M, umiestnenými na výtlačných hrdlách požiarnych čerpadiel. 

Podtlak meriame prístrojmi, tzv. vákuometrami V, umiestnenými na sacích hrdlách požiarnych čerpadiel.

V sacích hrdlách požiarnych čerpadiel nám tlakové pomery kontroluje tzv.

manovákuometer (MV), ktorý môže merať jednak podtlak (pri nasávaní

vody) a jednak pretlak (pri odbere vody z tlakového zdroja napr. z

hydrantu alebo z inej požiarnej striekačky).

Obr. 6. Meranie pretlaku a podtlaku na požiarnom čerpadle.

Pascalov zákon.

Ak tlačíme piestom na vodu, ktorá celkom vypĺňa nádobu s otvorom (obr. 7), voda strieka rovnako prudko všetkými otvormi nezávisle od ich smeru a ak je hydrostatický tlak vyvolaný vlastnou tiažou kvapaliny oproti tlaku vyvolanému vonkajšou silou F zanedbateľný, strieka rovnako nezávisle od polohy otvorov.

Tlak vyvolaný v kvapaline vonkajšou silou (piestom) sa šíri rovnomerne všetkými smermi.

Základný význam Pascalovho zákona je v tom, že tlak vyvolaný vonkajšou silou závisí len od veľkosti plochy, na ktorú sila pôsobí a nie od hĺbky a hustoty kvapaliny.

 Dôležité je aj zistenie, že tlaková sila v kvapaline nezávisí od smeru, v danom mieste je vo všetkých smeroch na rovnakú plochu konštantná.

Obr. 7. Pascalov zákon

Najznámejším strojom založeným na princípe Pascalovho zákona je hydraulický lis (obr. 8).

Obr. 8. Pascalov zákon – princíp hydraulického lisu.

 

1

1

S

Fp

Ak tlačíme silou F1 na piest v užšom valci, ktorého prierez je S1 vzniká v kvapaline tlak p.

Na piest v širšej nádobe pôsobí tlaková sila F2 kolmo na plochu piesta S2. Veľkosť tejto sily je daná vzťahom

1

212 .

S

SFF

Základnou časťou hydraulického lisu sú dve valcové nádoby nerovnakého kruhového prierezu spojené rúrkou. Obidve nádoby majú piesty, pod ktorými je uzatvorená kvapalina.

Z rovnice vidíme, že piest v širšej nádobe je tlačený toľkokrát väčšou silou, než akou pôsobíme na piest v užšej nádobe, koľkokrát je plocha S2 piesta v širšej nádobe väčšia ako plocha S1 užšej nádoby.

V požiarnej praxi sa s využitím Pascalovho zákona stretávame pri konštrukcii vysokozdvižných požiarnych plošín a automobilových požiarnych rebríkov. 

V požiarnej praxi si treba uvedomiť dôsledky Pascalovho zákona u výtlačných hrdiel požiarneho čerpadla a rozdeľovača. Tlak vyvolaný lopatkovým kolesom čerpadla (vonkajšou silou) je vo všetkých výtlačných hrdlách požiarneho čerpadla rovnaký, nezávisle od druhu napojených hadicových vedení. Táto úvaha platí podobne aj u výtlačných hrdiel rozdeľovača.

Tlak vyvolaný vonkajšou silou je v každom mieste kvapaliny rovnaký.

Hydrostatický vztlak. Archimedov zákon.

Účinok rovnorodej kvapaliny na ponorené teleso, napr. valec (obr. 9).

ghSF ... 11 ghSF ... 22

Na hornú podstavu valca s plochou S pôsobí tlaková sila, ktorej veľkosť je:

Podobne tlaková sila kvapaliny na dolnú podstavu je:

Je zrejmé, že F2 > F1

Na teleso ponorené ponorené v kvapaline pôsobia so všetkých strán tlakové sily.

Obr. 9. Archimedov zákon - hydrostatický.

Vodorovné zložky tlaku kvapaliny sa navzájom rušia, aj keď má teleso nepravidelný tvar.Vidíme, že výsledná sila F , ktorá pôsobí na ponorené teleso, čiže hydrostatická vztlaková sila smeruje hore a závisí od objemu V ponoreného telesa a od mernej tiaže kvapaliny.

Archimedov zákon:

teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované silou, ktorá sa

rovná tiaži kvapaliny vytlačenej telesom.

• Pôsobisko tlakovej sily je v ťažisku objemu vytlačenej kvapaliny.

• Tiaž telesa a vztlak pôsobia proti sebe.

• Keď objem vytlačenej kvapaliny nezávisí od hĺbky, v ktorej je teleso ponorené, zostáva aj vztlaková sila v rôznych hĺbkach rovnaká.

• teleso klesá ku dnu ak je tiaž väčšia ako vztlak

• teleso plavá ak je tiaž telesa menšia ako vztlak

• teleso sa v kvapaline vznáša ak je tiaž telesa rovnako veľká ako vztlak

Objemový prietok.

Objemový prietok Q je objem kvapaliny pretekajúci za jednotku času prietočným prierezom S potrubia (obr. 10).

Obr. 10. Model objemového prietoku.

Na obr. 10. je znázornené, že voda pretekajúca prierezom S, vyplní za l sekundu potrubie o dĺžke l, čo je dráha, ktorú pretečie voda za l sekundu. Prierezom S teda pretieklo za l sekundu množstvo vody, ktorá sa rovná objemu valca S . c, takže:

cSQ .

cd

Q .4

. 2Pre kruhový prierez potrubia môžeme rovnicu prepísať do tvaru:

Z rovnice vidíme, že objemový prietok Q narastá priamo úmerne s druhou mocninou priemeru potrubia d a s prvou mocninou rýchlosti prúdenia c, takže prvoradý význam má priemer potrubia d.

Objemový prietok Q je dôležitá veličina, s ktorou budeme sústavne pracovať pri riešení prečerpávacích systémov vyskytujúcich sa v požiarnej praxi.

V požiarnej praxi si môžeme objemový prietok predstaviť názorne ako množstvo vody, ktoré dodá požiarne čerpadlo napr. za l minútu na požiarisko bez prúdnice.

Základnou jednotkou objemového prietoku je

l meter kubický za sekundu l m3.s-1.

V požiarnej praxi sú zaužívaný najmä jednotky:

• 1 liter za minutú – l / min

• 1 liter za sekundu – 1 / s.

Objemový prietok sa v požiarnej praxi meria zvyčajne dvoma spôsobmi:

• odmernou nádržou,

• pomocou prúdnic pri známom statickom tlaku vody pred prúdnicami a pred priemerom hubíc

Stredná rýchlosť prúdenia.

 

Stredná rýchlosť prúdenia c je daná podielom objemového prietoku Q a prietočného prierezu S.

Pre kruhový prierez s priemerom d bude:

S

Qc

2.

.4

d

Qc

Druh potrubia Rýchlosť prúdenia c (m. s-1)

Sacie potrubie odstredivých čerpadiel 1 – 2,5

Výtlačné potrubie odstredivých čerpadiel 1 – 3,5

Hubica požiarnej prúdnice 20 - 45

Z rovnice vidíme, že rýchlosť prúdenia pri konštantnom prietoku vody závisí od veľkosti plochy prierezu S potrubia.Stredná rýchlosť prúdenia v danom potrubí je uvedená v tab. 5.

Tab. 5. Stredná rýchlosť prúdenia v potrubí.

Zákon o spojitosti toku.

 

Medzi prierezmi S1 a S2, (obr. 11) prúdi kvapalina ustáleným tokom tak, že vyplní celý prierez potrubia.

Medzi uvedenými prierezmi sa do prúdu žiadna kvapalina neprivádza a ani z prúdu neodvádza. Ak je prúdiaca kvapalina nestlačiteľná, nemôže sa ani nikde hromadiť, a preto tiaž kvapaliny, ktorá pretečie prierezmi S1, S2 a S3 za l sekundu musí byť všade rovnaká.

Tieto tvrdenia môžeme vyjadriť podlá zákona spojitosti toku, ktorý sa nazýva rovnica kontinuity.

objemový prietok je v celom rozsahu potrubia spojitý.

Obr. 11. Model spojitosti toku. .... 321 konštcScScSQ

Pre potrubie kruhového prierezu a pre prúdenie nestlačiteľných kvapalín môžeme rovnicu dosadením za S, (S = . d2/4) upraviť do tvaru:

Z rovnice vyplýva, že rýchlosť prúdenia v určitom priereze kruhového potrubia narastá s druhou mocninou zmenšenia priemeru potrubia.

Ak sa napr. zmenší priemer potrubia dvakrát, vzrastie rýchlosť prúdenia štvornásobne.

POKRACOVAT V PREDNASKE 2 ROC. DENNY

.... 233

222

211 konštdcdcdc

Druhy prúdenia. Reynoldsovo číslo.

 

Pohyb skutočných kvapalín môže byť buď vláknový, číže laminárny, alebo neusporiadaný (vírivý), čiže turbulentný.

Do kvapaliny pretekajúcou tenkou sklenenou rúrkou vpúšťame tenký prúd farbiva (obr. 12).

Obr. 12. Druhy prúdenia (Reynoldsov pokus)

Pri malých rýchlostiach prúdu zostane farebné vlákno neporušené, avšak prekročením určitej rýchlosti sa farbivo rýchle rozptýli po celom objeme čo je dôkazom nepokoja prúdu.

Z toho vyplýva, že pri laminárnom pohybe sa súmedzné vrstvy tekutiny (prúdové vlákna) po sebe len posúvajú, takže ich obsah sa nemieša a vzniknutý dotykový účinok je spôsobený len viskozitou látky. Pri turbulentnom pohybe však dochádza následkom viac alebo menej význačných podružných pohybov väčších častíc kvapaliny k jej intenzívnemu miešaniu, takže význam prúdových vláken tu ustupuje do pozadia.

Častice kvapaliny ustavične prechádzajú z vrstiev s väčšími rýchlosťami do susedných vrstiev pomalších a naopak, takže ich rýchlosti sa čiastočne vyrovnávajú. Prechádzajúce hmoty si však vymieňajú aj hybnosť a pretože brzdiaci účinok tohto javu sa skladá s pôsobením tangenciálneho napätia, zvyšuje sa pri turbulentnom prúdení značne odpor proti pohybu. 

Pri prietoku potrubím sa teda obidva tieto druhy prúdenia budú odlišoval rozložením rýchlosti v priereze prúdu, t.j. rýchlostným profilom a veľkosťami odporov resp. hydraulických strát.

Obr. 13. Rýchlostné profily prúdenia: a) laminárne b) turbulentné

Ako vyplýva z pozorovaní a ako je možno odvodiť aj teoreticky, vyvinú sa rýchlosti v dostatočne dlhom potrubí kruhového prierezu pri laminárnom prúdení tak, že koncové body ich vektorov ležia na ploche rotačného paraboloidu druhého stupňa. Dostávame teda parabolický rýchlostný profil (obr. 13 a). Následkom výmeny impulzov sú pri turbulentnom prietoku rýchlosti prúdenie pri stene potrubia podstatné väčšie a rýchlostný profil má tvar krivky znázornenej na obr. 13 b.

Maximálne rýchlosti prúdenia pre obidva prípady môžeme vyjadriť vzťahmi.:

Laminárne prúdenie

Turbulentné prúdenie

kde c je stredná rýchlosť prúdenia.

S

Qcc .2.2max

S

Qcc .25,122,1.25,122,1max

Pokiaľ ide o straty trením, prejavuje sa rozdiel medzi obidvoma druhmi prúdenia veľmi názorne na obr. 14, kde je odpor proti pohybu znázornený závislosťou od strednej rýchlosti prúdenia. Pri menších rýchlostiach, t. j. pokiaľ pohyb kvapaliny zostáva laminárny, mení sa odpor podľa priamky l, pri turbulentnom pohybe, ktorý vzniká pri väčších rýchlostiach, prebieha podľa parabolickej krivky 2.

Obr. 14. Priebeh odporu pri laminárnom a turbulentnom prúdení

Pomery, pri ktorých dochádza jednak k zmene rýchlostného profilu, ako aj i zlomu v grafickom vyjadrení odporov, t. j. k prechodu laminárneho prúdenia na turbulentné, vyznačujú sa dosiahnutím určitej rýchlosti, ktorú nazývame rýchlosť kritická ck.

Laminárne prúdenie 1Turbulentné prúdenie 2

Z mnohých pokusov vyplýva, že rýchlosť prúdenia nerozhoduje sama o sebe, ale že za normálnych okolností závisí vždy od kombinácii strednej rýchlosti prúdenia c, svetlého priemeru potrubia d a od kinematickej viskozity . 

Tento výraz bez fyzikálneho rozmeru sa nazýva Reynoldsovo číslo a označuje sa Re

dc

Re

.

dRc ek

.

ddck

36 10.33392,210.006,1.2320

Zmenenej medznej hodnote rýchlosti ck prislúcha teda tiež kritická veľkosť Reynoldsovho čísla, Re k = 2320 (zistená pokusne).

Túto hodnotu môžeme preto považovať za kritérium, ktoré určuje rozhranie medzi laminárnym a turbulentným prúdením v potrubí kruhového prierezu.

Pre kritickú rýchlosť môžeme potom napísať

Pre vodu teploty 20 °C:  = 1,006 . 10 -6 m2.s-1

Bernouliho rovnica.

Bernouliho rovnica je jedna z najzákladnejších rovníc v hydromechanike.

Používa sa na výpočet rýchlosti a tlakových pomerov v rôznych prierezoch potrubí, na výpočet napr. výtokovej rýchlosti vody z hubice prúdnice a pod.

Riešia sa pomocou nej tlakové a prietokové pomery v čerpadlách a ejektoroch a pod.

Bernouliho rovnica vyplýva zo zákona o zachovaní energie, ktorý hovorí, že energia sa nemôže stratiť, nemôže vzniknúť z ničoho, môže sa premeniť iba jeden druh energie na iný druh. Napríklad pri voľnom páde telesa sa mení jeho polohová energia na pohybovú, v žiarovke sa mení elektrická energia na svetelnú a tepelnú.

Pri prúdení ideálnej kvapaliny potrubím (tj. absolútne nestlačiteľnej, dokonale neviskóznej tekutiny, ktorá nepodlieha zmenám teploty) sa stretávame s troma druhmi energie : polohovou, tlakovou, pohybovou .

Obr. č.15: Model na odvodenie Bernouliho rovnice pri prúdení ideálnej kvapaliny.

Bernouliho rovnica pre mernú energiu.

2.

2vpghy

gh.

p

2

2v

- priama premena polohovej energie

- premena tlakovej energie

- priama premena tlakovej energie, prostredníctvom pohybovej energie

Podľa premeny energie máme 3 základné skupiny : 

Čerpadlá s priamou premenou polohovej energie g . h

Do tejto skupiny patria všetky zariadenia pre bezprostredné zdvíhanie kvapaliny ako napr. rumpál, Archimedova skrutka, korčekové zdvíhadlo a pod.

Čerpadlá s priamo premennou energiou p/Čerpadlá tejto skupiny sa vyznačujú tým, že sa mechanická energia vonkajšieho zdroj a

(motora) mení bezprostredne na energiu tlakovú. Do tejto skupiny patria všetky druhy objemových čerpadiel ( membránové, piestové, zubové a pod.) v ktorých sa doprava kvapaliny uskutočňuje zmenou činného objemu a kvapalina sa vytláča bezprostredným pôsobením pevných telies vhodných tvarov ( piest, zub) ktoré mávajú posuvný alebo rotačný pohyb.

Čerpadlá s premenou tlakovej energie prostredníctvom energie pohybovej c2/2

V čerpadlách tejto skupiny, ktoré sa v súčasnosti používajú, vytvárajú celý rad konštrukcií medzi krajnými prípadmi a to čerpadlami odstredivými (radiálnymi) a čerpadlami osovými (axiálnymi). V požiarnej praxi sa používajú prevažne čerpadlá odstredivé. Podľa princípu práce patria do tejto skupiny tiež prúdové čerpadla ktoré dopravujú kvapaliny tým, že sa v nich využíva impulz pracovnej kvapaliny ( ejektory, primiešavadlá ) resp. plyny alebo pary (injektory).