Volymetrisk flödesberäkning och vad som påverkar det



den volymflöde det gör det möjligt att bestämma volymen vätska som passerar en sektion av ledningen och erbjuder ett mått på den hastighet med vilken vätskan rör sig genom den. Därför är dess mätning särskilt intressant inom områden som är så olika som industri, medicin, konstruktion och forskning bland annat.

Emellertid är det inte så enkelt att mäta hastigheten hos en vätska (det vill säga en vätska, en gas eller en blandning av båda) som att mäta rörelsens hastighet för en fast kropp. Därför händer det att för att känna hastigheten hos en vätska är det nödvändigt att känna till sitt flöde.

Detta och många andra problem relaterade till vätskor behandlas av den fysikgren som kallas fluidmekanik. Flödeshastigheten definieras som hur mycket fluid som passerar genom en sektion av en rörledning, det vill säga en rörledning, en oljeledning, en flod, en kanal, en blodledning etc. med beaktande av en tillfällig enhet.

Vanligen beräknas volymen som korsar ett visst område i en tidsenhet, även kallad volymström. Mass- eller massflödet som korsar ett visst område vid en viss tidpunkt definieras också, även om det används mindre ofta än volymenflödet.

index

  • 1 Beräkning
    • 1.1 Kontinuitetsekvation
    • 1.2 Bernoullis princip
  • 2 Vad påverkar volymen flödet?
    • 2.1 Enkel metod att mäta volymen flödet
  • 3 referenser 

beräkning

Det volymetriska flödet representeras av bokstaven Q. För de fall i vilka flödet rör sig vinkelrätt mot ledarens sektion bestäms det med följande formel:

Q = A = V / t

I nämnda formel är ledarsektionen (det är den genomsnittliga hastigheten som vätskan har), V är volymen och t är tiden. Eftersom i det internationella systemet mäts området eller delen av föraren i m2 och hastigheten i m / s, mäts flödet m3/ s.

För de fall där hastigheten av förskjutningen av fluiden skapar en vinkel 6 med riktningen vinkelrätt mot sektionen av yta A är uttrycket för att bestämma flödet följande:

Q = A cosθ

Detta överensstämmer med föregående ekvation, eftersom när flödet är vinkelrätt mot området A, θ = 0 och följaktligen cos θ = 1.

Ovanstående ekvationer är bara sanna om vätskans hastighet är likformig och om sektionen av sektionen är platt. I annat fall beräknas volymströmmen genom följande integral:

Q = ∫∫s v d S

I detta integrerade dS är ytan vektorn bestämd av följande uttryck:

dS = n dS

Där är n enhetsvektorn normal mot ytan av kanalen och dS ett differentialytelement.

Kontinuitetslikvation

En egenskap hos inkompressibla fluider är att vätskans massa bevaras med hjälp av två sektioner. Därför är kontinuitetsekvationen uppfylld, vilket fastställer följande förhållande:

ρ1 EN1 V1 = ρ2 EN2 V2

I denna ekvation är p densiteten hos vätskan.

För fallen av regimer i permanent flöde, där densiteten är konstant och därför är det uppfyllt att p1 = ρ2, det reduceras till följande uttryck:

EN1 V1 = A2 V2

Detta motsvarar att bekräfta att flödet är bevarat och därför:

Q1 = Q2.

Från ovanstående observation dras det ut att vätskorna accelereras när de når en smalare del av en ledning, medan de minskar deras hastighet när de når en bredare del av en ledning. Detta faktum har intressanta praktiska tillämpningar, eftersom det tillåter att spela med hastigheten av förskjutning av en vätska.

Bernoullis princip

Principen av Bernoulli bestämmer att för en idealvätska (det vill säga en vätska som varken har viskositet eller friktion) som rör sig i cirkulationsregimen av en sluten ledning uppfylls att dess energi förblir konstant över hela dess förskjutning.

I slutändan är Bernoullis princip inget annat än formuleringen av lagen om bevarande av energi för flödet av en vätska. Sålunda kan Bernoulli ekvationen formuleras enligt följande:

h + v2 / 2g + P / ρg = konstant

I denna ekvation är h och h är accelerationen av tyngdkraften.

I Bernoulli-ekvationen beaktas energin hos en vätska när som helst, energi som består av tre komponenter.

- En komponent av kinetisk karaktär som inkluderar energin på grund av den hastighet med vilken vätskan rör sig.

- En komponent som genereras av gravitationspotentialen, som en följd av höjden vid vilken vätskan är belägen.

- En komponent i flödesenergin, vilken är den energi som en vätska beror på på grund av trycket.

I detta fall uttrycks Bernoulli ekvationen enligt följande:

h pg + (v2 p) / 2 + P = konstant

Logiskt sett är det i fallet med en verklig vätska inte uttryck för Bernoulli ekvationen uppfylld, eftersom friktionsförluster uppträder vid förflyttningen av vätskan och det är nödvändigt att tillgripa en mer komplex ekvation.

Vad påverkar volymen flödet?

Volymflödet kommer att påverkas om det finns en obstruktion i kanalen.

Dessutom kan det volymetriska flödet också förändras på grund av variationer i temperatur och tryck i den faktiska vätskan som rör sig genom en kanal, speciellt om detta är en gas, eftersom volymen upptaget av en gas varierar beroende på temperatur och trycket till vilket det är.

Enkel metod att mäta volymflödet

En väldigt enkel metod att mäta volymflödet är att låta ett fluidum flöda i en mättank under en viss tidsperiod.

Denna metod är vanligtvis inte så praktisk, men sanningen är att det är extremt enkelt och mycket illustrativt att förstå betydelsen och betydelsen av att veta flödet av en vätska.

På detta sätt får fluidet flöda i en mättank under en tidsperiod, den ackumulerade volymen mäts och det erhållna resultatet divideras med den förflutna tiden.

referenser

  1. Flöde (Fluid) (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 15 april 2018, från es.wikipedia.org.
  2. Volymetrisk flödeshastighet (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 15 april 2018, från en.wikipedia.org.
  3. Engineers Edge, LLC. "Vätskevolumetrisk flödesekvivalens". Engineers Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1". Tillämpad vätskemekanik (4: e upplagan). Mexiko: Pearson Education.
  5. Batchelor, G.K. (1967). En introduktion till vätskedynamik. Cambridge University Press.
  6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Vätskemekanik Kurs i teoretisk fysik (2: e upplagan). Pergamon Press.