ОБЪЕМНЫЙ РАСХОД: РАСЧЕТ И ЧТО НА НЕГО ВЛИЯЕТ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Объемный поток определяет объем жидкости , протекающей через участок трубопровода и обеспечивает измерение скорости , с которой жидкость перемещается по ней. Поэтому его измерение особенно интересно в таких разнообразных областях, как промышленность, медицина, строительство и исследования.

Однако измерение скорости жидкости (будь то жидкость, газ или их смесь) не так просто, как измерение скорости смещения твердого тела. Поэтому бывает, что для того, чтобы узнать скорость жидкости, необходимо знать ее поток.

Этим и многими другими вопросами, связанными с жидкостями, занимается раздел физики, известный как механика жидкости. Поток определяется как количество жидкости, проходящей через участок канала, будь то труба, нефтепровод, река, канал, кровеносный канал и т. Д., С учетом единицы времени.

Обычно вычисляется объем, который проходит через заданную площадь за единицу времени, также называемый объемным расходом. Также определяется массовый или массовый расход, который проходит через данную область в определенное время, хотя он используется реже, чем объемный расход.

расчет

Объемный расход обозначается буквой Q. Для случаев, когда поток движется перпендикулярно сечению проводника, он определяется по следующей формуле:

Q = A = V / т

В этой формуле A - это сечение проводника (это средняя скорость жидкости), V - объем, а t - время. Поскольку в международной системе площадь или сечение проводника измеряется в м ^2, а скорость - в м / с, расход измеряется в м ³ / с.

Для случаев, когда скорость вытеснения жидкости создает угол θ с направлением, перпендикулярным участку A поверхности, выражение для определения расхода имеет следующий вид:

Q = A cos θ

Это согласуется с предыдущим уравнением, поскольку, когда поток перпендикулярен области A, θ = 0 и, следовательно, cos θ = 1.

Приведенные выше уравнения верны только в том случае, если скорость жидкости однородна и если площадь сечения плоская. В противном случае объемный расход рассчитывается через следующий интеграл:

Q = ∫∫ _s vd S

В этом интеграле dS - вектор поверхности, определяемый следующим выражением:

dS = n dS

Здесь n - единичный вектор, нормальный к поверхности воздуховода, а dS - дифференциальный элемент поверхности.

Уравнение неразрывности

Характерной чертой несжимаемых жидкостей является то, что масса жидкости сохраняется за счет двух секций. По этой причине выполняется уравнение неразрывности, которое устанавливает следующую связь:

ρ ₁ A ₁ V ₁ = ρ ₂ A ₂ V ₂

В этом уравнении ρ - плотность жидкости.

Для случаев режимов постоянного потока, в которых плотность постоянна и, следовательно, выполняется условие ρ ₁ = ρ ₂ , она сводится к следующему выражению:

А ₁ В ₁ = А ₂ В ₂

Это равносильно утверждению, что поток сохраняется и, следовательно:

Q ₁ = Q ₂ .

Из вышеизложенного следует, что жидкости ускоряются, когда достигают более узкого участка канала, и замедляются, когда достигают более широкого участка канала. Этот факт имеет интересные практические приложения, поскольку позволяет играть со скоростью движения жидкости.

Принцип Бернулли

Принцип Бернулли определяет, что для идеальной жидкости (то есть жидкости, которая не имеет ни вязкости, ни трения), которая движется в обращении по замкнутому каналу, верно, что ее энергия остается постоянной на протяжении всего ее перемещения.

В конце концов, принцип Бернулли - это не что иное, как формулировка Закона сохранения энергии для потока жидкости. Таким образом, уравнение Бернулли можно сформулировать следующим образом:

h + v ² / 2g + P / ρg = постоянная

В этом уравнении h - высота, а g - ускорение свободного падения.

Уравнение Бернулли учитывает энергию жидкости в любой момент, состоящую из трех компонентов.

- Кинетический компонент, включающий энергию, обусловленную скоростью движения жидкости.

- Компонент, создаваемый гравитационным потенциалом, как следствие высоты, на которой находится жидкость.

- Компонент энергии потока, который представляет собой энергию, которой обладает жидкость из-за давления.

В этом случае уравнение Бернулли выражается следующим образом:

h ρ g + (v ² ρ) / 2 + P = постоянная

По логике, в случае реальной жидкости выражение уравнения Бернулли не выполняется, так как при вытеснении жидкости возникают потери на трение и необходимо прибегать к более сложному уравнению.

Что влияет на объемный расход?

На объемный расход повлияет закупорка воздуховода.

Кроме того, объемный расход также может изменяться из-за изменений температуры и давления в реальной жидкости, которая движется по трубопроводу, особенно если это газ, поскольку объем, который занимает газ, изменяется в зависимости от температура и давление, при которых он находится.

Простой метод измерения объемного расхода

Действительно простой метод измерения объемного расхода - это позволить жидкости течь в дозирующий резервуар в течение заданного периода времени.

Этот метод, как правило, не очень практичен, но правда в том, что он чрезвычайно прост и очень нагляден, чтобы понять значение и важность знания скорости потока жидкости.

Таким образом, жидкости позволяют течь в дозирующий резервуар в течение определенного периода времени, измеряется накопленный объем и полученный результат делится на истекшее время.

Ссылки

1. Поток (жидкость) (nd). В Википедии. Получено 15 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
2. Объемный расход (nd). В Википедии. Получено 15 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
3. Инженер Эдж, ООО. «Уравнение объемного расхода жидкости». Инженеры Edge
4. Мотт, Роберт (1996). "один". Прикладная механика жидкости (4-е издание). Мексика: Pearson Education.
5. Бэтчелор, GK (1967). Введение в динамику жидкости. Издательство Кембриджского университета.
6. Ландау, Л.Д .; Лифшиц Е.М. (1987). Механика жидкости. Курс теоретической физики (2-е изд.). Pergamon Press.