Volumetrisk strømningsberegning og hva som påvirker det



den volumetrisk strømning det gjør det mulig å bestemme volumet av væske som krysser en del av ledningen og gir et mål på hastigheten som væsken beveger seg gjennom den. Derfor er målingen særlig interessant i områder som er så forskjellige som industri, medisin, bygg og forskning, blant annet.

Imidlertid er det ikke så enkelt å måle hastigheten til et fluid (det være seg en væske, en gass eller en blanding av begge) som å måle bevegelseshastigheten til et fast legeme. Derfor skjer det at å vite hastigheten til et væske, er det nødvendig å vite strømmen.

Dette og mange andre problemer relatert til væsker behandles av grenen av fysikk kjent som væskemekanikk. Strømning er definert som hvor mye væske passerer gjennom en seksjon av en rørledning, enten det er et rør, en rørledning, en elv, en kanal, et blodkar, etc., under hensyntagen til en midlertidig enhet.

Vanligvis er volumet som krysser et bestemt område, beregnet i en tidsenhet, også kalt volumetrisk strømning. Massen eller massestrømmen som krysser et bestemt område på et bestemt tidspunkt, defineres også, selv om det brukes mindre ofte enn den volumetriske strømmen.

index

  • 1 Beregning
    • 1.1 Kontinuitetslikning
    • 1.2 Bernoullis prinsipp
  • 2 Hva påvirker volumetrisk strømning?
    • 2.1 Enkel metode for måling av volumstrømmen
  • 3 referanser 

beregningen

Den volumetriske strømningen er representert ved bokstaven Q. For de tilfeller hvor strømmen beveger seg vinkelrett på leddens seksjon, bestemmes den med følgende formel:

Q = A = V / t

I denne formel A er den delen av lederen (gjennomsnittshastigheten er å ha fluid), V er volumet og tiden t. Siden i det internasjonale systemet er området eller delen av føreren målt i m2 og hastigheten i m / s, blir strømmen målt m3/ s.

For tilfeller hvor hastigheten av forskyvningen av fluidet skaper en vinkel θ med retningen vinkelrett på delen av overflate A, er uttrykket for å bestemme strømmen følgende:

Q = A cos θ

Dette er i tråd med forrige ligning, siden når strømmen er vinkelrett på området A, θ = 0 og følgelig cos θ = 1.

Ovennevnte ligninger er bare sant hvis fluidets hastighet er jevn og hvis området av seksjonen er flatt. Ellers beregnes volumetrisk strøm gjennom følgende integral:

Q = ∫∫s v d S

I dette integrale dS er overflatevektoren bestemt av følgende uttrykk:

dS = n dS

Der er n enheten vektoren normal til overflaten av kanalen og dS et differensial overflateelement.

Kontinuitetslikning

Et kjennetegn ved inkompressible fluider er at væskens masse er konservert ved hjelp av to seksjoner. Derfor er kontinuitetslikningen oppfylt, noe som etablerer følgende forhold:

ρ1 En1 V1 = ρ2 En2 V2

I denne ligningen er ρ densiteten av væsken.

For tilfeller av regimer i permanent flyt, der tettheten er konstant og derfor er oppfylt at p1 = ρ2, det er redusert til følgende uttrykk:

En1 V1 = A2 V2

Dette tilsvarer å bekrefte at strømmen er bevart og derfor:

Q1 = Q2.

Fra observasjonen av det ovenstående følger det at fluider blir akselerert når de når en smalere seksjon av en kanal, og samtidig redusere dens hastighet når de når en bredere seksjon av en rørledning. Dette faktum har interessante praktiske anvendelser, siden det tillater å spille med hastigheten av forskyvning av et fluidum.

Bernoullis prinsipp

Bernoullis prinsipp fastslår at for en ideell væske (dvs. en væske som ikke har noen viskositet eller friksjon) som beveger seg i sirkulasjonshastigheten av en lukket kanal oppfyller sin energi forblir konstant gjennom hele sin bevegelse.

Til slutt er Bernoullis prinsipp ikke noe annet enn formuleringen av energibesparelsesloven for flyt av en væske. Dermed kan Bernoulli-ligningen formuleres som følger:

h + v2 / 2g + P / ρg = konstant

I denne ligningen er h høyden og g er akselerasjonen av tyngdekraften.

I Bernoulli-ligningen tas energi av en væske til enhver tid hensyn til energi som består av tre komponenter.

- En komponent av kinetisk karakter som inkluderer energien, på grunn av den hastigheten som væsken beveger seg på.

- En komponent generert av gravitasjonspotensialet, som en konsekvens av høyden der fluidet befinner seg.

- En komponent av strømmen av strøm, som er energien som et fluid skylder på grunn av trykket.

I dette tilfellet uttrykkes Bernoulli-ligningen som følger:

h ρ g + (v2 p) / 2 + P = konstant

Selvfølgelig, i tilfelle av en virkelig væske uttrykk av Bernoullis likning ikke er oppfylt, da det i fortrengningsfluidfriksjonstapene oppstår, og er nødvendig å anvende en mer komplisert ligning.

Hva påvirker volumetrisk strømning?

Den volumetriske strømmen vil bli påvirket dersom det er en hindring i kanalen.

I tillegg, kan volumstrømmen også endre effekten av variasjoner i temperatur og trykk i selve væsken som beveger seg gjennom en ledning, særlig hvis det er en gass, fordi det volum som opptas av en gass varierer avhengig temperatur og trykket som det er på.

Enkel metode for måling av volumetrisk strømning

En veldig enkel metode for å måle volumstrømmen er å la en væske strømme inn i en måttank i en viss tidsperiode.

Denne metoden er vanligvis ikke veldig praktisk, men sannheten er at det er ekstremt enkelt og veldig illustrativt å forstå betydningen og betydningen av å vite strømmen av en væske.

På denne måten får fluidet til å strømme inn i en målingstank i en tidsperiode, det akkumulerte volumet måles og det oppnådde resultat deles av den forløpte tiden.

referanser

  1. Flow (Fluid) (n.d.). På Wikipedia. Hentet 15. april 2018, fra es.wikipedia.org.
  2. Volumetrisk strømningshastighet (n.d.). På Wikipedia. Hentet 15. april 2018, fra en.wikipedia.org.
  3. Engineers Edge, LLC. "Fluid Volumetrisk Flow Rate Equation". Engineers Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1". Anvendt væskemekanikk (4. utgave). Mexico: Pearson Education.
  5. Batchelor, G.K. (1967). En introduksjon til væskedynamikk. Cambridge University Press.
  6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Væskemekanikk Kurs i teoretisk fysikk (2. utgave). Pergamon Press.