Изчисляване на обемния поток и какво влияе върху него

на обемния поток тя позволява да се определи обемът на флуида, който пресича част от тръбопровода и предлага мярка за скоростта, с която течността се движи през нея. Следователно, неговото измерване е особено интересно в различни области като индустрията, медицината, строителството и научните изследвания.

Въпреки това, измерването на скоростта на течност (било то течност, газ или смес от двете) не е толкова просто, колкото измерването на скоростта на движение на твърдо тяло. Следователно се случва, че да се знае скоростта на течността е необходимо да се знае нейният поток.

Този и много други въпроси, свързани с течности, се разглеждат от клона на физиката, познат като механика на течности. Скоростта на потока се дефинира като колко течност преминава през участък от тръбопровод, било то тръбопровод, нефтопровод, река, канал, тръбопровод за кръв и т.н., като се има предвид временна единица.

Обикновено обемът, който пресича определена област, се изчислява в единица време, наричана още обемна. Определя се също масата или масовият поток, който пресича определена площ в определено време, въпреки че се използва по-рядко от обемния поток.

индекс

• 1 Изчисление
  • 1.1 Уравнение за непрекъснатост
  • 1.2 Принципът на Бернули
• 2 Какво влияе на обемния поток?
  • 2.1 Прост метод за измерване на обемния поток
• 3 Препратки 

изчисление

Обемният поток е представен с буквата Q. За случаите, в които потокът се движи перпендикулярно на участъка на проводника, той се определя по следната формула:

Q = A = V / t

В споменатата формула А е секцията на проводника (това е средната скорост, която течността има), V е обемът и t е времето. Тъй като в международната система площта или частта на водача се измерва в m² и скоростта в m / s, дебитът се измерва m³/ s.

За случаите, в които скоростта на изместване на флуида създава ъгъл θ с посоката, перпендикулярна на участъка от повърхността А, изразът за определяне на потока е следният:

Q = A cos θ

Това е в съответствие с предишното уравнение, тъй като, когато потокът е перпендикулярно на областта A, θ = 0 и, следователно, cos θ = 1.

Горните уравнения са валидни само ако скоростта на флуида е еднаква и ако площта на участъка е плоска. В противен случай обемният поток се изчислява чрез следния интеграл:

Q = ∫∫_ите v d S

В този интеграл dS е повърхностният вектор, определен от следния израз:

dS = n dS

Там n е единичният вектор, нормален към повърхността на канала и dS диференциален повърхностен елемент.

Уравнение за непрекъснатост

Характеристика на несвиваемите флуиди е, че масата на флуида се запазва посредством две секции. Следователно, уравнението за непрекъснатост е изпълнено, което установява следната връзка:

ρ₁ А₁ V₁ = ρ₂ А₂ V₂

В това уравнение ρ е плътността на флуида.

За случаите на режими в постоянен поток, при които плътността е постоянна и следователно се изпълнява, че ρ₁ = ρ₂, то се свежда до следния израз:

А₁ V₁ = A₂ V₂

Това е равносилно на потвърждаване, че потокът е запазен и следователно:

Q₁ = Q₂.

От наблюдението на горното се заключава, че течностите се ускоряват, когато достигнат по-тясна част от тръбопровода, докато намаляват скоростта си, когато достигнат по-широк участък от тръбопровод. Този факт има интересни практически приложения, тъй като позволява да се играе със скоростта на преместване на течност.

Принципът на Бернули

Принципът на Бернули определя, че за идеална течност (т.е. течност, която няма вискозитет или триене), която се движи в режим на циркулация чрез затворен тръбопровод, се изпълнява, че нейната енергия остава постоянна по цялото си изместване..

В крайна сметка, принципът на Бернули не е нищо друго освен формулирането на Закона за запазване на енергията за потока на течност. Така уравнението на Бернули може да бъде формулирано както следва:

h + v² / 2g + P / ρg = константа

В това уравнение h е височината и g е ускорението на гравитацията.

В уравнението на Бернули енергията на флуида се взема под внимание по всяко време, като енергията се състои от три компонента.

- Компонент от кинетичен характер, който включва енергията, дължаща се на скоростта, с която се движи течността.

- Компонент, генериран от гравитационния потенциал, като последица от височината, на която се намира течността.

- Компонент на енергията на потока, която е енергията, която флуидът дължи поради налягането.

В този случай уравнението на Бернули се изразява по следния начин:

h ρ g + (v² ρ) / 2 + P = константа

Логично, в случая на реална течност изразът на уравнението на Бернули не е изпълнен, тъй като загубите от триене се получават при изместването на флуида и е необходимо да се прибегне до по-сложно уравнение..

Какво влияе на обемния поток?

Обемният поток ще бъде засегнат, ако има запушване в канала.

Освен това, обемният поток може да се промени и поради промени в температурата и налягането в действителния флуид, преминаващ през тръбопровода, особено ако това е газ, тъй като обемът, зает с газ, варира в зависимост от температурата и налягането, към което се намира.

Опростен метод за измерване на обемния поток

Един наистина прост метод за измерване на обемния поток е да се позволи на течността да тече в измервателен съд за определен период от време.

Този метод обикновено не е много практичен, но истината е, че е изключително проста и много илюстративна, за да се разбере значението и значението на познаването на потока на флуида..

По този начин течността се оставя да тече в измервателен съд за определен период от време, като се измерва натрупания обем и полученият резултат се разделя на изминалото време..

препратки

1. Поток (флуид) (n.d.). В Уикипедия. Възстановен на 15 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
2. Обемна скорост на потока (n.d.). В Уикипедия. Възстановен на 15 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
3. Инженери Edge, LLC. "Уравнение на обемния дебит на флуида". Инженери Edge
4. Мот, Робърт (1996). "1". Приложна механика на флуидите (4-то издание). Мексико: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). Въведение в динамиката на флуидите. Cambridge University Press.
6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Механика на флуидите Курс по теоретична физика (2-ро издание). Pergamon Press.