Volumetriline voolu arvutamine ja see mõjutab seda



The mahu vool see võimaldab määrata vedeliku koguse, mis ületab kanali osa ja pakub mõõdet kiirusest, millega vedelik selle läbi liigub. Seetõttu on selle mõõtmine eriti huvitav sellistes valdkondades nagu tööstus, meditsiin, ehitus ja teadusuuringud.

Vedeliku kiiruse mõõtmine (olgu see siis vedelik, gaas või mõlema segu) ei ole nii lihtne kui tahke keha liikumise kiiruse mõõtmine. Seetõttu juhtub, et vedeliku kiiruse tundmiseks on vaja teada selle voolu.

Seda ja paljusid teisi vedelikega seotud küsimusi käsitleb füüsika, mida tuntakse vedeliku mehaanikana. Voolukiirus on määratletud kui palju vedelikku, mis läbib torujuhtme osa, olgu see siis torujuhe, naftavoolik, jõgi, kanal, verejuhtmed jne, võttes arvesse ajutist üksust.

Tavaliselt arvutatakse teatud ala ületav maht ajaühikus, mida nimetatakse ka mahuvooluks. Kindlaksmääratud aja jooksul on kindlaks määratud ka teatud ala läbiv mass või massivool, kuigi seda kasutatakse vähem kui volumetrilist voolu..

Indeks

  • 1 Arvutamine
    • 1.1 Järjepidevuse võrrand
    • 1.2 Bernoulli põhimõte
  • 2 Mis mõjutab mahtvoolu?
    • 2.1 Lihtne mahumahu mõõtmise meetod
  • 3 Viited 

Arvutamine

Mahulist voolu tähistab täht Q. Juhtudel, mil vool liigub risti juhi sektsiooniga risti, määratakse see järgmise valemiga:

Q = A = V / t

Selles valemis on A juhtme osa (see on keskmine kiirus, mis on vedelikul), V on maht ja t on aeg. Kuna rahvusvahelises süsteemis mõõdetakse juhi ala või osa m2 ja kiirus m / s, voolu mõõdetakse m3/ s.

Juhtudel, kui vedeliku nihkumise kiirus tekitab nurga θ pinna A suhtes risti asetseva suunaga, on voolu määramiseks vajalik väljend:

Q = A cos θ

See on kooskõlas eelmise võrrandiga, kuna kui vool on risti A, θ = 0 ja sellest tulenevalt cos θ = 1.

Ülaltoodud võrrandid kehtivad ainult siis, kui vedeliku kiirus on ühtlane ja kui sektsiooni pindala on tasane. Vastasel juhul arvutatakse mahuline vool järgmise integraali abil:

Q = ∫∫s v d S

Selles integraalis on dS pinna vektor, mis määratakse järgmise väljendiga:

dS = n dS

Seal on n kanali pinnale normaalne normaalne vektor ja diferentsiaalpindelement dS.

Järjepidevuse võrrand

Kokkusurumatuid vedelikke iseloomustab see, et vedeliku mass säilitatakse kahe sektsiooni abil. Seetõttu on täidetud järjepidevuse võrrand, mis loob järgmise suhte:

ρ1 A1 V1 = ρ2 A2 V2

Selles võrrandis ρ on vedeliku tihedus.

Püsivooluga režiimide puhul, kus tihedus on konstantne ja seetõttu on täidetud, et ρ1 = ρ2, seda vähendatakse järgmise väljendini:

A1 V1 = A2 V2

See on samaväärne kinnitusega, et vool on konserveeritud ja seega:

Q1 = Q2.

Ülaltoodud tähelepanekute põhjal järeldatakse, et vedelikud kiirendatakse, kui nad jõuavad kanali kitsamasse ossa, samal ajal kui nad vähendavad kiirust, kui nad jõuavad kanali laiema sektsiooni. Sellel faktil on huvitavaid praktilisi rakendusi, kuna see võimaldab mängida vedeliku nihke kiirusega.

Bernoulli põhimõte

Bernoulli põhimõte määrab kindlaks, et ideaalse vedeliku puhul (st vedeliku, millel ei ole viskoossust ega hõõrdumist), mis liigub ringluse režiimis suletud kanaliga, on täidetud, et selle energia jääb konstantseks kogu selle nihke korral.

Lõppkokkuvõttes ei ole Bernoulli põhimõte midagi muud kui vedeliku voolamise energia säilitamise seaduse sõnastus. Seega saab Bernoulli võrrandi sõnastada järgmiselt:

h + v2 / 2g + P / ρg = konstant

Selles võrrandis on h kõrgus ja g on gravitatsiooni kiirendus.

Bernoulli võrrandis arvestatakse vedeliku energiat igal ajal, energiat, mis koosneb kolmest komponendist.

- Kineetilise iseloomuga komponent, mis sisaldab energiat, mis tuleneb kiirusest, millega vedelik liigub.

- Komponent, mis on tekkinud gravitatsioonipotentsiaalist, tulenevalt kõrgusest, milles vedelik asub.

- Voolu energia komponent, mis on energia, mida vedelik võlgneb surve tõttu.

Sel juhul väljendatakse Bernoulli võrrandit järgmiselt:

h ρ g + (v2 ρ) / 2 + P = konstantne

Loogiliselt ei ole reaalse vedeliku puhul täidetud Bernoulli võrrandi väljendus, kuna vedeliku nihked tekivad hõõrdekaod ja on vaja kasutada keerulisemat võrrandit.

Mis mõjutab mahuvoolu?

Kui kanalis on ummistus, mõjutab see mahulist voolu.

Lisaks võib ruumiline vool muutuda ka temperatuuri ja rõhu muutuste tõttu kanalis läbivas tegelikus vedelikus, eriti kui see on gaas, kuna gaasi hõivatud ruumala sõltub sellest, milline on gaasi maht. temperatuuri ja rõhku.

Lihtne meetod mahuhulga mõõtmiseks

Õhukese vooluhulga mõõtmiseks on tõesti lihtne lasta vedelikul voolata mõnda aega mõõtekambrisse.

See meetod ei ole tavaliselt väga praktiline, kuid tõde on, et see on äärmiselt lihtne ja väga illustreeriv, et mõista vedeliku voolu teadmise tähendust ja tähtsust.

Sel viisil lastakse vedelikul mõnda aega voolata mõõtekambrisse, mõõdetakse kogunenud ruumala ja saadud tulemus jagatakse möödunud ajaga.

Viited

  1. Vool (vedelik) (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 15. aprillil 2018, es.wikipedia.org.
  2. Volumetriline voolukiirus (n.d.). Wikipedias. Välja otsitud 15. aprillil 2018, en.wikipedia.org.
  3. Insenerid Edge, LLC. "Vedeliku ruumala voolukiiruse võrrand". Insenerid Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1" Rakendatud vedeliku mehaanika (4. väljaanne). Mehhiko: Pearson Education.
  5. Batchelor, G.K. (1967). Fluididünaamika tutvustus. Cambridge'i ülikooli press.
  6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Vedeliku mehaanika Teoreetilise füüsika kursus (2. trükk). Pergamon Press.