Izračun volumetrijskog protoka i što utječe na njega

volumetrijski protok omogućuje određivanje volumena fluida koji prelazi dio cijevi i nudi mjeru brzine kojom se tekućina kreće kroz nju. Stoga je njezino mjerenje posebno zanimljivo u područjima kao što su industrija, medicina, graditeljstvo i istraživanje, među ostalima.

Međutim, mjerenje brzine fluida (bilo da se radi o tekućini, o plinu ili o mješavini oba) nije tako jednostavno kao mjerenje brzine kretanja čvrstog tijela. Zbog toga se događa da poznavanje brzine fluida treba znati njegov protok.

O ovom i mnogim drugim pitanjima vezanim za tekućine rješava granica fizike poznata kao mehanika fluida. Brzina protoka se definira kao količina tekućine koja prolazi kroz dio cjevovoda, bilo da je to cjevovod, naftovod, rijeka, kanal, cjevovod za krv, itd., Uzimajući u obzir privremenu jedinicu.

Obično se volumen koji prelazi određeno područje izračunava u jedinici vremena, koja se naziva i volumetrijski protok. Definiran je i maseni ili maseni protok koji prelazi određeno područje u određeno vrijeme, iako se koristi rjeđe od volumetrijskog protoka..

indeks

• 1 Izračun
  • 1.1 Jednadžba kontinuiteta
  • 1.2 Bernoullijevo načelo
• 2 Što utječe na volumetrijski protok?
  • 2.1 Jednostavna metoda mjerenja volumetrijskog protoka
• 3 Reference 

računanje

Volumetrijski protok prikazan je slovom Q. Za slučajeve u kojima se protok kreće okomito na dio vodiča, određuje se sljedećom formulom:

Q = A = V / t

U navedenoj formuli A je odsječak vodiča (to je prosječna brzina koju ima fluid), V je volumen i t je vrijeme. Budući da se u međunarodnom sustavu područje ili dio vozača mjeri u m² i brzina u m / s, protok se mjeri m³/ s.

Za slučajeve u kojima brzina pomicanja fluida stvara kut θ s pravcem okomitim na dio površine A, izraz za određivanje protoka je sljedeći:

Q = A cos θ

To je u skladu s prethodnom jednadžbom, jer kada je protok okomit na područje A, θ = 0 i, posljedično, cos θ = 1.

Gornje jednadžbe vrijede samo ako je brzina tekućine jednolika i ako je površina presjeka ravna. Inače, volumetrijski protok izračunava se pomoću sljedećeg integrala:

Q = ∫∫_a v d S

U ovom integralu dS je površinski vektor, određen sljedećim izrazom:

dS = n dS

Tu je n jedinični vektor normalan na površinu kanala i dS je diferencijalni površinski element.

Jednadžba kontinuiteta

Karakteristika nestlačivih fluida je da se masa tekućine konzervira pomoću dva dijela. Dakle, ispunjena je jednadžba kontinuiteta koja uspostavlja sljedeći odnos:

ρ_{1 1} V₁ = ρ_{2 2} V₂

U ovoj jednadžbi ρ je gustoća tekućine.

Za slučajeve režima u stalnom strujanju, u kojima je gustoća konstantna i stoga je ispunjeno ρ₁ = ρ₂, svodi se na sljedeći izraz:

₁ V₁ = A₂ V₂

To je ekvivalentno potvrđivanju da je protok očuvan i stoga:

P₁ = Q₂.

Iz opažanja gore navedenog proizlazi da se tečnosti ubrzavaju kada dođu do užeg dijela vodova, dok smanjuju brzinu kada dođu do šireg dijela voda. Ova činjenica ima zanimljivu praktičnu primjenu, jer omogućuje igranje s brzinom pomicanja tekućine.

Bernoullijevo načelo

Princip Bernoullija određuje da je za idealnu tekućinu (to jest, tekućinu koja nema ni viskoznost ni trenje) koja se kreće u režimu cirkulacije zatvorenim cjevovodom ispunjena da njezina energija ostaje konstantna duž cijelog njezina pomaka.

Na kraju, Bernoullijevo načelo nije ništa drugo nego formulacija Zakona o očuvanju energije za protok tekućine. Tako se Bernoullijeva jednadžba može formulirati na sljedeći način:

h + v² / 2g + P / ρg = konstanta

U ovoj jednadžbi h je visina, a g je ubrzanje gravitacije.

U Bernoullijevoj jednadžbi, energija tekućine uzima se u obzir u bilo koje vrijeme, energija koja se sastoji od tri komponente.

- Komponenta kinetičkog karaktera koja uključuje energiju, zbog brzine kojom se tekućina kreće.

- Komponenta koju generira gravitacijski potencijal, kao posljedica visine na kojoj se fluid nalazi.

- Komponenta energije protoka, a to je energija koju tekućina duguje zbog pritiska.

U ovom slučaju Bernoullijeva jednadžba izražava se kako slijedi:

h ρ g + (v² ρ) / 2 + P = konstantna

Logično, u slučaju realne tekućine izraz Bernoullijeve jednadžbe nije ispunjen, jer se gubici trenja javljaju u premještanju tekućine i potrebno je pribjeći složenijoj jednadžbi..

Što utječe na volumetrijski protok?

Volumetrijski protok će biti pogođen ako postoji zapreka u kanalu.

Osim toga, volumetrijski protok može se također promijeniti zbog varijacija u temperaturi i tlaku u stvarnoj tekućini koja putuje kroz kanal, posebno ako je riječ o plinu, budući da volumen koji zauzima plin varira ovisno o temperatura i tlak u kojem se nalazi.

Jednostavna metoda mjerenja volumetrijskog protoka

Vrlo jednostavna metoda za mjerenje volumetrijskog protoka je omogućiti da tekućina u određeni vremenski period teče u mjerni spremnik.

Ova metoda obično nije vrlo praktična, ali istina je da je krajnje jednostavno i vrlo ilustrativno razumjeti značenje i važnost poznavanja protoka tekućine..

Na taj način se tekućini dopušta da teče u mjerni spremnik tijekom određenog vremenskog perioda, izmjeri se akumulirani volumen i dobiveni rezultat se dijeli s proteklim vremenom..

reference

1. Protok (tekućina) (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 15. travnja 2018. s es.wikipedia.org.
2. Volumetrijski protok (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 15. travnja 2018. s en.wikipedia.org.
3. Inženjeri Edge, LLC. "Jednadžba volumetrijskog protoka tekućine". Inženjeri Edge
4. Mott, Robert (1996). "1". Primijenjena mehanika fluida (4. izdanje). Meksiko: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). Uvod u dinamiku fluida. Cambridge University Press.
6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Mehanika fluida Tečaj teorijske fizike (2. red.). Pergamon Press.