CalcToolsLab

Калькулятор закона Бернулли

Рассчитайте давление, скорость, высоту или диаметр по уравнению Бернулли в двух сечениях трубы. Учёт неразрывности потока, проверка на кавитацию, расчёт пьезометрической и скоростной высоты. Отдельный режим — истечение из бака по формуле Торричелли.

Для кавитации используется абсолютное давление; к манометрическому добавляется 101,325 кПа.

1 Сечение 1 (известно всё)
2 Сечение 2 — найти Давление во втором сечении

Скорость во втором сечении вычисляется из условия одинакового расхода в двух сечениях.

Это калькулятор уравнения Бернулли для жидкости

Эта страница считает гидродинамическое уравнение Бернулли для жидкости или низкоскоростного газа в двух сечениях трубы. Это не формула Бернулли из теории вероятностей и не калькулятор биномиального распределения.

Модель помогает найти давление, скорость, высоту или диаметр во втором сечении, а затем проверить расход, полный напор и риск кавитации. Для истечения из открытого бака есть отдельный режим Торричелли.

Предварительная инженерная оценка
Расчёт идеализирован: он не заменяет гидравлический проект, подбор насоса, расчёт потерь напора и проверку режима течения.

Формула Бернулли

В форме давлений уравнение связывает статическое давление, скорость и высотную отметку вдоль одной линии тока. Его применяют для стационарного несжимаемого потока без подвода работы и тепла.

p — статическое давление; ρ — плотность среды; v — скорость потока; g — ускорение свободного падения; z — высотная отметка.

В форме напоров все члены выражены в метрах столба выбранной жидкости. Так удобнее сравнивать пьезометрическую, скоростную и геометрическую составляющие.

H — полный напор; p — давление; ρ — плотность; v — скорость; z — геометрическая высота.

Уравнение неразрывности

Для стационарной несжимаемой жидкости расход через оба сечения должен совпадать. Поэтому скорость и диаметр нельзя задавать независимо без проверки расхода.

Q — объёмный расход; v — средняя скорость; S — площадь сечения потока.

v₁ и v₂ — скорости в двух сечениях; S₁ и S₂ — площади этих сечений.

Как работает обратный режим
Если пользователь ищет скорость, калькулятор считает её по энергетическому балансу и отдельно предупреждает о расхождении расходов. Если пользователь ищет диаметр, результат считается как диаметр по расходу, а энергетический баланс проверяется отдельно.

Как читать результат

Блок результатаЧто проверять
ДавлениеСмотрите, указано ли абсолютное или манометрическое значение. Для кавитации нужен абсолютный уровень.
РасходВ стационарной несжимаемой модели значения в двух сечениях должны совпадать с малой погрешностью.
Полный напорВ идеальной модели значения совпадают; заметная разница означает потери или несогласованные исходные данные.
КавитацияПредупреждение появляется, когда абсолютное давление ниже давления насыщенного пара выбранной жидкости.
Диаметр во втором сечении
Режим D₂ трактуется как диаметр по расходу. Если заданные давление, высота и скорость не дают тот же полный напор, калькулятор показывает предупреждение, а не скрывает противоречие.

Истечение из бака по Торричелли

Торричелли — частный случай Бернулли для открытого бака, где давление на поверхности и на выходе одинаковое, а скорость поверхности мала по сравнению со скоростью струи.

v — скорость истечения; μ — коэффициент расхода; g — ускорение свободного падения; h — высота столба жидкости.

Q — расход через отверстие; S — площадь отверстия; μ — коэффициент расхода; h — напор над отверстием.

Тип отверстияОриентир по коэффициентуКомментарий
Острая кромка0.60-0.62Типичный учебный и бытовой случай
Короткая трубка0.80-0.82Сливной патрубок с коротким участком
Плавный насадок0.94-0.98Сопло или насадок с меньшими потерями
Бак в калькуляторе
Время опорожнения считается для квадратного бака по введённой стороне. Для произвольной формы нужна площадь поперечного сечения бака.

Ограничения применимости

  • Поток считается стационарным и несжимаемым.
  • Расчёт относится к одной линии тока между двумя выбранными сечениями.
  • Вязкие потери, местные сопротивления, насосы, турбины и теплообмен не рассчитываются.
  • Для воздуха и других газов простая несжимаемая модель годится только как низкоскоростное приближение.
  • Скорости вводятся как неотрицательные величины; направление потока задаётся порядком сечений.

H₁ — полный напор в начале участка; H₂ — полный напор в конце; h_w — потери напора.

Потери не рассчитываются
Форма с потерями показывает, как записывают реальный трубопровод. Этот калькулятор не подбирает коэффициенты трения и местные сопротивления; разность полного напора выводится только как проверка.

Кавитация и абсолютное давление

Кавитационная проверка сравнивает абсолютное давление во втором сечении с давлением насыщенного пара жидкости. Если пользователь вводит манометрическое давление, калькулятор переводит его в абсолютное для этой проверки.

Давление насыщенного пара зависит от температуры: у воды при нагреве оно быстро растёт, поэтому один и тот же расчёт может быть безопасным для холодной воды и опасным для горячей.

ЖидкостьТемператураДавление насыщенного пара, кПа
Вода20 °C2.34
Вода60 °C19.9
Вода100 °C101.3
Бензин20 °Cоколо 55-60
Спирт20 °Cоколо 5.9
Пользовательская жидкость
Для custom-liquid нужно вводить справочное давление насыщенного пара именно для этой жидкости и температуры. Значение воды при 20 °C нельзя использовать как универсальный pSat.

Часто задаваемые вопросы

Источники и нормативная база

Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.

Обновлено:

Похожие инструменты

Калькулятор расхода жидкости

Объёмный и массовый расход жидкости в четырёх режимах: расход в трубе, уравнение неразрывности для двух сечений, время заполнения резервуара и истечение из бака по Торричелли. 16 жидкостей в библиотеке для массового расхода. Вывод расхода в 8 единицах: м³/с, л/с, л/мин, л/ч, м³/ч, м³/мин, GPM, CFM. SVG-схемы трубы, диффузора, бака с истечением.

Открыть
Калькулятор числа Рейнольдса

Рассчитайте число Рейнольдса формула расчета или формула расчета для трубы, прямоугольного канала, открытого русла и пластины. Есть 22 жидкости с ν и ρ, ручной ввод вязкости, гидравлический диаметр и вердикт: ламинарный, переходный или турбулентный поток.

Открыть
Калькулятор гидростатического давления

Рассчитывает давление неподвижной жидкости на глубине в трёх режимах: избыточное или абсолютное давление с силой на дно, сила на вертикальную стенку с центром давления и сообщающиеся сосуды с двумя жидкостями. В библиотеке 16 жидкостей: пресная и морская вода, ртуть, топливо, масла, спирт, глицерин, мёд, кровь и другие. Есть гравитация Земли, Луны, Марса, Юпитера, Венеры, Меркурия и ручной ввод g. Результат выводится в Па, кПа, МПа, бар, атм, мм рт. ст., м H₂O и psi.

Открыть
Калькулятор силы Архимеда

Расчёт выталкивающей силы по закону Архимеда. Три способа задать тело: объём + масса, объём + плотность материала, масса + плотность. 16 жидкостей (вода, ртуть, масла, спирт, кровь, мёд) и 16 материалов (металлы, дерево, лёд, пластик). Расчёт веса в воздухе, кажущегося веса в жидкости и автоматическое определение «плавает / тонет» с долей погружённого объёма. Поддержка частичного погружения. SVG-визуализация плавания с векторами сил.

Открыть