Volumetrinen virtauslaskenta ja mikä siihen vaikuttaa

tilavuusvirta sen avulla voidaan määrittää putken osan läpi kulkevan nesteen tilavuus ja se mittaa nopeuden, jolla neste liikkuu sen läpi. Siksi sen mittaaminen on erityisen mielenkiintoista muun muassa teollisuudessa, lääketieteessä, rakentamisessa ja tutkimuksessa.

Nesteen nopeuden mittaaminen (olipa kyseessä sitten neste, kaasu tai näiden kahden seos) ei kuitenkaan ole yhtä yksinkertainen kuin kiinteän rungon liikkeen nopeuden mittaaminen. Siksi tapahtuu, että tietää nesteen nopeus on tiedettävä sen virtaus.

Tätä ja monia muita nesteisiin liittyviä kysymyksiä käsitellään fysiikan haara, joka tunnetaan nestemekaniikaksi. Virtausnopeus määritellään sen mukaan, kuinka paljon nestettä kulkee putkilinjan osan läpi, olipa kyse sitten putkistosta, öljyputkesta, joesta, kanavasta, verenjohtoon jne. Ottaen huomioon väliaikainen yksikkö.

Yleensä tiettyä aluetta ylittävä määrä lasketaan aikayksikössä, jota kutsutaan myös tilavuusvirraksi. Määrä tai massavirta, joka ylittää tietyn alueen tietyssä ajassa, on myös määritelty, vaikka sitä käytetään vähemmän kuin tilavuusvirtausta..

indeksi

• 1 Laskenta
  • 1.1 Jatkuvuusyhtälö
  • 1.2 Bernoullin periaate
• 2 Mikä vaikuttaa tilavuusvirtaan?
  • 2.1 Yksinkertainen menetelmä tilavuusvirran mittaamiseksi
• 3 Viitteet 

laskelma

Tilavuusvirta esitetään kirjaimella Q. Niissä tapauksissa, joissa virtaus kulkee kohtisuorassa johtimen osaan nähden, se määritetään seuraavalla kaavalla:

Q = A = V / t

Mainitussa kaavassa A on johdinosa (se on keskimääräinen nopeus, jolla nesteellä on), V on tilavuus ja t on aika. Koska kansainvälisessä järjestelmässä kuljettajan alue tai osa mitataan m² ja nopeus m / s, virtaus mitataan m³/ s.

Tapauksissa, joissa nesteen siirtymän nopeus muodostaa kulman θ suuntaan, joka on kohtisuorassa pinnan A osaan nähden, ilmaisu virtauksen määrittämiseksi on seuraava:

Q = A cos θ

Tämä on yhteneväinen edellisen yhtälön kanssa, koska kun virtaus on kohtisuorassa alueeseen A, θ = 0 ja siten cos θ = 1.

Edellä esitetyt yhtälöt ovat totta vain, jos nesteen nopeus on tasainen ja jos osan pinta on tasainen. Muussa tapauksessa tilavuusvirta lasketaan seuraavan integraalin avulla:

Q = ∫∫_s v d S

Tässä integraalissa dS on pintavektori, joka määritetään seuraavasti:

dS = n dS

Siellä n on kanavapinnalle normaali normaali vektori ja dS on differentiaalipintaelementti.

Jatkuvuusyhtälö

Kokoonpuristumattomien nesteiden ominaispiirre on, että nesteen massa säilytetään kahdella osalla. Siksi jatkuvuusyhtälö on täytetty, mikä luo seuraavan suhteen:

ρ_{1 1} V₁ = ρ_{2 2} V₂

Tässä yhtälössä ρ on nesteen tiheys.

Sellaisissa tiloissa, joissa on pysyvä virtaus, jossa tiheys on vakio, ja siksi on täytetty, että ρ₁ = ρ₂, se vähennetään seuraavaan ilmaisuun:

₁ V₁ = A₂ V₂

Tämä vastaa sitä, että virtaus on säilytetty ja näin ollen:

Q₁ = Q₂.

Edellä esitetyn havainnon perusteella päätellään, että nesteitä kiihdytetään, kun ne saavuttavat kapeamman osan putkesta, kun ne vähentävät nopeuttaan, kun ne saavuttavat laajemman osan putkesta. Tällä on mielenkiintoisia käytännön sovelluksia, koska se sallii leikkiä nesteen siirtymisnopeudella.

Bernoullin periaate

Bernoullin periaate määrittelee, että ihanteellisen nesteen (eli nesteen, jolla ei ole viskositeettia tai kitkaa), joka liikkuu kierron järjestelmässä suljetulla putkella, on täytetty, että sen energia pysyy vakiona koko sen siirtymän ajan.

Viime kädessä Bernoullin periaate ei ole mikään muu kuin nestemäisen virran säilyttämistä koskevan lain muotoilu. Bernoulli-yhtälö voidaan siis muotoilla seuraavasti:

h + v² / 2g + P / ρg = vakio

Tässä yhtälössä h on korkeus ja g on painovoiman kiihtyvyys.

Bernoullin yhtälössä nesteen energia otetaan huomioon milloin tahansa, energia, joka koostuu kolmesta osasta.

- Kineettinen merkki, joka sisältää energian, johtuen nopeudesta, jolla neste liikkuu.

- Komponentti, joka on muodostunut gravitaatiopotentiaalista nesteen sijainnin korkeuden seurauksena.

- Virtausenergian komponentti, joka on energia, jonka neste on velkaa paineen vuoksi.

Tässä tapauksessa Bernoullin yhtälö ilmaistaan ​​seuraavasti:

h ρ g + (v² ρ) / 2 + P = vakio

Loogisesti, todellisen nesteen tapauksessa Bernoulli-yhtälön ilmentymistä ei täytetä, koska kitkan häviöt tapahtuvat nesteen siirtymässä ja on tarpeen käyttää monimutkaisempaa yhtälöä.

Mikä vaikuttaa tilavuusvirtaan?

Tilavuusvirtaus vaikuttaa, jos kanavassa on este.

Lisäksi tilavuusvirtaus voi myös muuttua johtuen lämpötilan ja paineen vaihteluista kanavan läpi kulkevassa todellisessa nesteessä, varsinkin jos kyseessä on kaasu, koska kaasun käyttämä tilavuus vaihtelee riippuen lämpötila ja paine, johon se on.

Yksinkertainen menetelmä tilavuusvirran mittaamiseksi

Todella yksinkertainen menetelmä tilavuusvirran mittaamiseksi on antaa nesteen virtaus mittaussäiliöön tietyn ajan.

Tämä menetelmä ei yleensä ole kovin käytännöllinen, mutta totuus on, että on äärimmäisen yksinkertaista ja hyvin havainnollista ymmärtää nesteen virtauksen tuntemisen merkitys ja merkitys.

Tällä tavoin nesteen annetaan virrata mittaussäiliöön jonkin aikaa, kertynyt tilavuus mitataan ja saatu tulos jaetaan kuluneella ajalla.

viittaukset

1. Virtaus (neste) (n.d.). Wikipediassa. Haettu 15. huhtikuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
2. Tilavuusvirtausnopeus (n.d.). Wikipediassa. Haettu 15. huhtikuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
3. Insinöörit Edge, LLC. "Fluid Volumetrric Flow Rate Equation". Insinöörit Edge
4. Mott, Robert (1996). "1". Sovellettu nestemekaniikka (4. painos). Meksiko: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). Johdatus nesteiden dynamiikkaan. Cambridge University Press.
6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Fluid Mechanics Teoreettisen fysiikan kurssi (2. painos). Pergamon Press.