Výpočet objemového průtoku a jeho vliv



objemový průtok umožňuje určit objem tekutiny, která prochází úsekem potrubí a nabízí míru rychlosti, s níž se tekutina pohybuje skrz ni. Proto je jeho měření zajímavé zejména v oblastech, jako je průmysl, medicína, stavebnictví a výzkum.

Měření rychlosti tekutiny (ať už je to kapalina, plyn nebo směs obou) však není tak jednoduché jako měření rychlosti pohybu pevného tělesa. Proto se stává, že je nutné znát rychlost proudění tekutiny.

Toto a mnoho dalších otázek týkajících se tekutin řeší odvětví fyziky známé jako mechanika tekutin. Průtok je definován jako kolik tekutiny prochází úsekem potrubí, ať už potrubím, ropovodem, řekou, kanálem, potrubím, atd., S přihlédnutím k dočasné jednotce.

Obvykle se objem, který překročí určitou oblast, vypočítá v jednotce času, nazývané také objemový průtok. Rovněž je definována hmotnost nebo hmotnostní průtok, který protíná určitou oblast v určitém čase, i když se používá méně často než objemový průtok..

Index

  • 1 Výpočet
    • 1.1 Rovnice spojitosti
    • 1.2 Bernoulliho princip
  • 2 Co ovlivňuje objemový průtok?
    • 2.1 Jednoduchý způsob měření objemového průtoku
  • 3 Odkazy 

Výpočet

Objemový průtok je reprezentován písmenem Q. Pro případy, kdy se tok pohybuje kolmo k průřezu vodiče, je určován následujícím vzorcem:

Q = A = V / t

V uvedeném vzorci A je vodičová sekce (to je průměrná rychlost, kterou má kapalina), V je objem a t je čas. Protože v mezinárodním systému se měří plocha nebo úsek řidiče vm2 a rychlost v m / s, průtok se měří m3/ s.

Pro případy, kdy rychlost přemístění tekutiny vytváří úhel 9 se směrem kolmým na úsek plochy A, je výraz pro určení průtoku následující:

Q = A cos θ

Toto je v souladu s předchozí rovnicí, protože když je tok kolmý k oblasti A, θ = 0 a následně cos θ = 1.

Výše uvedené rovnice platí pouze tehdy, je-li rychlost kapaliny stejnoměrná a plocha plochy je plochá. Jinak se objemový průtok vypočítá pomocí následujícího integrálu:

Q = ∫∫s v d S

V tomto integrálu dS je povrchový vektor, určený následujícím výrazem:

dS = n dS

Tam je n jednotkový vektor normální k povrchu potrubí a dS diferenciální plošný prvek.

Rovnice spojitosti

Charakteristikou nestlačitelných kapalin je, že hmotnost tekutiny je zachována pomocí dvou částí. Proto je splněna rovnice kontinuity, která stanoví následující vztah:

ρ1 A1 V1 = ρ2 A2 V2

V této rovnici ρ je hustota kapaliny.

Pro případy režimů s trvalým tokem, ve kterých je hustota konstantní, a proto je splněno, že ρ1 = ρ2, je redukován na následující výraz:

A1 V1 = A2 V2

To je rovnocenné s potvrzením, že tok je zachován, a proto:

Q1 = Q2.

Z pozorování výše uvedeného vyplývá, že tekutiny jsou urychlovány, když dosáhnou užšího úseku potrubí, zatímco snižují svou rychlost, když dosahují širšího úseku potrubí. Tato skutečnost má zajímavé praktické aplikace, protože umožňuje hrát s rychlostí posunu tekutiny.

Bernoulliho princip

Princip Bernoulli určuje, že pro ideální tekutinu (to znamená tekutinu, která nemá ani viskozitu, ani tření), která se pohybuje v režimu cirkulace uzavřeným potrubím, je splněno, že její energie zůstává konstantní po celém svém přemístění.

Nakonec, Bernoulliho princip není nic jiného než formulace zákona zachování energie pro tok tekutiny. Bernoulliho rovnice tak může být formulována následovně:

h + v2 / 2g + P / ρg = konstanta

V této rovnici h je výška a g je gravitační zrychlení.

V Bernoulli rovnici, energie tekutiny je vzata v úvahu kdykoliv, energie, která sestává ze tří komponent.

- Součást kinetického charakteru, která zahrnuje energii, díky rychlosti, s níž se tekutina pohybuje.

- Složka generovaná gravitačním potenciálem v důsledku výšky, ve které je tekutina umístěna.

- Složka energie proudění, což je energie, kterou tekutina v důsledku tlaku dluží.

V tomto případě je Bernoulliho rovnice vyjádřena následovně:

h ρ g + (v2 ρ) / 2 + P = konstanta

Logicky, v případě skutečné tekutiny není vyjádření Bernoulliho rovnice splněno, protože dochází ke ztrátám tření při přemísťování tekutiny a je nutné uchýlit se ke složitější rovnici..

Co ovlivňuje objemový průtok?

Objemový průtok bude ovlivněn, pokud je v potrubí překážka.

Kromě toho se objemový průtok může také měnit v důsledku změn teploty a tlaku ve skutečné tekutině, která prochází potrubím, zejména pokud se jedná o plyn, protože objem zabíraný plynem se mění v závislosti na teplotě. teplotu a tlak, kterému je.

Jednoduchý způsob měření objemového průtoku

Velmi jednoduchým způsobem měření objemového průtoku je nechat tekutinu proudit do měřicí nádrže po určitou dobu.

Tato metoda obvykle není příliš praktická, ale pravdou je, že je nesmírně jednoduché a velmi ilustrativní porozumět významu a významu poznání toku tekutiny.

Tímto způsobem je tekutině umožněno, aby proudila do měřicí nádrže po určitou dobu, měřený objem se měří a získaný výsledek se dělí uplynulým časem..

Odkazy

  1. Průtok (tekutina) (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 15. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
  2. Objemový průtok (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 15. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
  3. Engineers Edge, LLC. "Fluidní objemová průtoková rovnice". Engineers Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1" Aplikovaná mechanika tekutin (4. vydání). Mexiko: Pearsonovo vzdělávání.
  5. Batchelor, G.K. (1967). Úvod do dynamiky tekutin. Cambridge University Press.
  6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Mechanika tekutin Kurz teoretické fyziky (2. ročník). Pergamon Press.