Volumetrisk flowberegning og hvad der påvirker det

den volumetrisk strømning det giver mulighed for at bestemme volumenet af væske, som krydser en sektion af ledningen og giver et mål for den hastighed, hvormed væsken bevæger sig gennem den. Derfor er dens måling særligt interessant i områder, der er så forskellige som industri, medicin, byggeri og forskning blandt andre.

Imidlertid er måling af hastigheden af ​​en væske (det være sig en væske, en gas eller en blanding af begge) ikke så simpel som at måle bevægelseshastigheden af ​​et fast legeme. Derfor sker det, at for at kende hastigheden af ​​en væske er det nødvendigt at kende dens strømning.

Dette og mange andre spørgsmål relateret til væsker behandles af filialen kendt som væskemekanik. Strømningshastigheden defineres som hvor meget væske passerer gennem en sektion af en rørledning, det være sig en rørledning, en olierørledning, en flod, en kanal, en blodledning osv. Under hensyntagen til en midlertidig enhed.

Normalt beregnes det volumen, der krydser et bestemt område, i en tidsenhed, også kaldet volumetrisk strømning. Massen eller massestrømmen, der krydser et bestemt område på et bestemt tidspunkt, defineres også, selvom det anvendes mindre hyppigt end den volumetriske strømning.

indeks

• 1 Beregning
  • 1.1 Kontinuitetsligning
  • 1.2 Bernoulli's princip
• 2 Hvad påvirker den volumetriske strømning?
  • 2.1 Enkel metode til måling af volumenstrømmen
• 3 referencer 

beregning

Den volumetriske strømning er repræsenteret ved bogstavet Q. For de tilfælde, hvor strømmen bevæger sig vinkelret på lederens sektion, bestemmes den med følgende formel:

Q = A = V / t

I formlen A er ledersektionen (det er den gennemsnitlige hastighed, som væsken har), V er volumenet og t er tiden. Siden i det internationale system måles område eller del af føreren i m² og hastigheden i m / s, måles strømmen m³/ s.

For de tilfælde, hvor hastigheden af ​​forskydningen af ​​væsken skaber en vinkel θ med retningen vinkelret på sektionen af ​​overflade A, er udtrykket til bestemmelse af strømmen følgende:

Q = A cos θ

Dette er i overensstemmelse med den foregående ligning, da strømmen er vinkelret på området A, θ = 0 og følgelig cos θ = 1.

Ovennævnte ligninger er kun sande, hvis væskens hastighed er ensartet, og hvis sektionen af ​​sektionen er flad. Ellers beregnes den volumetriske strøm gennem følgende integral:

Q = ∫∫_s v d S

I dette integral er dS overfladevektoren bestemt ved følgende udtryk:

dS = n dS

Der er n enhedens vektor normal til overfladen af ​​kanalen og dS et differentielt overfladeelement.

Kontinuitetsligning

Et kendetegn ved inkompressible fluider er, at væskens masse bevares ved hjælp af to sektioner. Derfor er kontinuitetsligningen opfyldt, hvilket fastslår følgende forhold:

ρ₁ En₁ V₁ = ρ₂ En₂ V₂

I denne ligning er ρ densiteten af ​​væsken.

For tilfælde af regimer i permanent strøm, hvor tætheden er konstant, og derfor er det opfyldt, at p₁ = ρ₂, det er reduceret til følgende udtryk:

En₁ V₁ = A₂ V₂

Dette svarer til at bekræfte, at strømmen er bevaret og derfor:

Q₁ = Q₂.

Fra ovenstående observation udledes det, at væskerne accelereres, når de når en smalere sektion af en kanal, mens de reducerer deres hastighed, når de når en bredere del af en kanal. Denne kendsgerning har interessante praktiske anvendelser, da det giver mulighed for at spille med hastigheden af ​​forskydning af en væske.

Bernoulli's princip

Bernoulli-princippet bestemmer, at for en ideel væske (det vil sige en væske, som hverken har viskositet eller friktion), der bevæger sig i cirkulationsregulering med en lukket kanal, er opfyldt, at dens energi forbliver konstant langs hele dens forskydning.

I sidste ende er Bernoullis princip ikke andet end formuleringen af ​​loven om bevarelse af energi til strømning af en væske. Således kan Bernoulli ligningen formuleres som følger:

h + v² / 2g + P / ρg = konstant

I denne ligning er h højden og g er accelerationen af ​​tyngdekraften.

I Bernoulli-ligningen tages der til enhver tid energi af en væske i betragtning, energi, der består af tre komponenter.

- En komponent af kinetisk karakter, der indbefatter energi, på grund af den hastighed, hvormed væsken bevæger sig.

- En komponent genereret af gravitationspotentialet som følge af den højde, hvormed væsken er placeret.

- En komponent i strømmenergi, som er den energi, som en væske skylder på grund af trykket.

I dette tilfælde udtrykkes Bernoulli ligningen som følger:

h ρ g + (v² p) / 2 + P = konstant

Logisk er i tilfælde af en reel væske ikke opfyldt af Bernoulli ligningen, da friktionstab forekommer i forskydningen af ​​væsken, og det er nødvendigt at ty til en mere kompleks ligning.

Hvad påvirker den volumetriske strømning?

Den volumetriske strømning vil blive påvirket, hvis der er en hindring i kanalen.

Derudover kan den volumetriske strømning også ændres på grund af variationer i temperatur og tryk i den faktiske væske, der bevæger sig gennem en kanal, især hvis dette er en gas, da volumenet optaget af en gas varierer afhængigt af temperatur og det tryk, som det er på.

Enkel metode til måling af volumenstrømmen

En rigtig simpel metode til måling af volumenstrømmen er at lade en væske strømme ind i en måttank i en vis periode.

Denne metode er normalt ikke særlig praktisk, men sandheden er, at det er ekstremt enkelt og meget illustrativt at forstå betydningen og betydningen af ​​at vide strømmen af ​​en væske.

På denne måde får væsken lov til at strømme ind i en måttank i et tidsrum, det akkumulerede volumen måles, og det opnåede resultat divideres med den forløbne tid.

referencer

1. Flow (Fluid) (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 15. april 2018, fra es.wikipedia.org.
2. Volumetrisk strømningshastighed (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 15. april 2018, fra en.wikipedia.org.
3. Engineers Edge, LLC. "Fluid Volumetric Flow Rate Equation". Engineers Edge
4. Mott, Robert (1996). "1". Anvendt væskemekanik (4. udgave). Mexico: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). En introduktion til væskedynamik. Cambridge University Press.
6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Væskemekanik Kursus for teoretisk fysik (2. udgave). Pergamon Press.