Térfogatáram-számítás és ami befolyásolja azt

az térfogatáram lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a csatorna egy szakaszán áthaladó folyadék térfogatát, és megmérjük azt a sebességet, amellyel a folyadék áthalad rajta. Ezért mérése különösen érdekes többek között az ipar, az orvostudomány, az építőipar és a kutatás területén.

A folyadék sebességének mérése (legyen az folyadék, gáz vagy mindkettő keveréke) azonban nem olyan egyszerű, mint a szilárd test mozgásának sebességének mérése. Ezért előfordul, hogy a folyadék sebességének megismeréséhez szükséges az áramlás ismerete.

Ezt és sok más, a folyadékokkal kapcsolatos kérdést a folyadékszerkezet néven ismert fizikai ág foglalkozik. Az áramlási sebességet úgy határozzák meg, hogy mennyi folyadék halad át a csővezeték egy szakaszán, legyen az csővezeték, olajvezeték, folyó, csatorna, vérvezeték stb., Figyelembe véve az ideiglenes egységet.

Általában egy bizonyos területet átlépő térfogatot időegységben, térfogatáramnak is nevezünk. Meghatároztuk azt a tömeget vagy tömegáramot is, amely egy bizonyos időn belül áthalad egy bizonyos területen, bár kevésbé használják, mint a térfogatáram..

index

• 1 Számítás
  • 1.1 Folyamatossági egyenlet
  • 1.2 Bernoulli elve
• 2 Mi befolyásolja a térfogatáramot?
  • 2.1 Egyszerű módszer a térfogatáram mérésére
• 3 Referenciák 

számítás

A térfogatáramot a Q betű mutatja. Azokban az esetekben, amikor az áramlás merőleges a vezető részszakaszára, az alábbi képlettel határozható meg:

Q = A = V / t

Az A képletben a vezetőszakasz (a folyadék átlagos sebessége), V a térfogat és t az idő. Mivel a nemzetközi rendszerben a járművezető területét vagy szakaszát m-ben mértük² és a sebesség m / s-ban mérve m³/ s.

Azokban az esetekben, amikor a folyadék elmozdulási sebessége θ szöget zár be az A felületre merőleges irányban, az áramlás meghatározására szolgáló kifejezés a következő:

Q = A cos θ

Ez összhangban van az előző egyenletgel, mivel amikor az áramlás merőleges az A, θ = 0 területre és következésképpen cos θ = 1.

A fenti egyenletek csak akkor igazak, ha a folyadék sebessége egyenletes, és ha a szakasz területe sík. Ellenkező esetben a térfogatáramot a következő integrál segítségével számítjuk ki:

Q = ∫∫_s v d S

Ebben az integrált dS a felületi vektor, amelyet a következő kifejezés határoz meg:

dS = n dS

Itt n az egységvektor, amely normális a csatorna felületén és a dS egy differenciál felületi elem.

Folyamatossági egyenlet

Az összenyomhatatlan folyadékok jellemzője, hogy a folyadék tömege két szakaszon keresztül konzerválódik. Ezért a folytonossági egyenlet teljesül, amely a következő kapcsolatot állapítja meg:

ρ₁ A₁ V₁ = ρ₂ A₂ V₂

Ebben az egyenletben a ρ a folyadék sűrűsége.

Az állandó áramlású rendszerek esetében, ahol a sűrűség állandó és ezért teljesül, hogy ρ₁ = ρ₂, ez a következő kifejezésre csökken:

A₁ V₁ = A₂ V₂

Ez megegyezik azzal az igazolással, hogy az áramlást megőrzik, és ezért:

Q₁ = Q₂.

A fentiek figyelembevételével azt a következtetést vonjuk le, hogy a folyadékok felgyorsulnak, amikor egy csővezeték szűkebb szakaszához érnek, miközben csökkenti sebességüket, amikor elérik a csatorna szélesebb szakaszát. Ez a tény érdekes gyakorlati alkalmazásokat tesz lehetővé, mivel lehetővé teszi a folyadék elmozdulásának sebességével való játékot.

Bernoulli elve

Bernoulli elve megállapítja, hogy egy ideális folyadék esetében (azaz olyan folyadék, amely nem viszkozitással vagy súrlódással rendelkezik), amely egy zárt csővezeték keringési rendszerében mozog, hogy energiája állandó marad az elmozdulás során..

Végül Bernoulli elve nem más, mint a folyadék megőrzésére szolgáló energia megőrzéséről szóló törvény megfogalmazása. Így a Bernoulli egyenlet a következőképpen fogalmazható meg:

h + v² / 2g + P / ρg = állandó

Ebben az egyenletben h a magasság és g a gravitáció gyorsulása.

A Bernoulli egyenletben a folyadék energiáját bármikor figyelembe veszik, három komponensből álló energiát.

- A kinetikus karakter komponense, amely magában foglalja az energiát a folyadék mozgásának sebessége miatt.

- A gravitációs potenciál által generált komponens a folyadék magasságának következtében.

- Az áramlás energiájának egy összetevője, amely az a nyomás, amelyet a folyadék a nyomásnak köszönhet.

Ebben az esetben a Bernoulli egyenletet a következőképpen fejezzük ki:

h ρ g + (v² ρ) / 2 + P = állandó

Logikusan, valódi folyadék esetében a Bernoulli-egyenlet kifejeződése nem teljesül, mivel a súrlódási veszteségek a folyadék elmozdulásakor fordulnak elő, és szükség van egy összetettebb egyenletre..

Mi befolyásolja a térfogatáramot?

A térfogatáramot akkor befolyásolja, ha a csatornában akadály van.

Ezenkívül a térfogatáram is változhat a hőmérsékleten és a nyomáson a csatornán áthaladó tényleges folyadékban, különösen, ha ez gáz, mivel a gáz által elfoglalt térfogat a függően változik. hőmérséklet és a nyomás, amelyre ez vonatkozik.

Egyszerű módszer a térfogatáram mérésére

Egy igazán egyszerű módszer a térfogatáram mérésére, hogy a folyadék egy bizonyos ideig egy mérőedénybe áramoljon.

Ez a módszer általában nem túl praktikus, de az igazság az, hogy rendkívül egyszerű és nagyon szemléltető, hogy megértsük a folyadék áramlásának tudását és jelentőségét..

Ily módon a folyadékot egy mérőedénybe áramoltathatjuk egy ideig, a felhalmozott térfogatot mérjük, és a kapott eredményt elosztjuk az eltelt idővel.

referenciák

1. Áramlás (folyadék) (n.d.). Wikipédiában. A (z) es.wikipedia.org webhelyről 2018. április 15-én került letöltésre.
2. Térfogatáram (n.d.). Wikipédiában. 2018. április 15-én, az en.wikipedia.org-ról származik.
3. Mérnökök Edge, LLC. "Folyadék térfogatáram-egyenlet". Mérnökök Edge
4. Mott, Robert (1996). "1". Alkalmazott folyadék mechanika (4. kiadás). Mexikó: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). Bevezetés a folyadék dinamikába. Cambridge University Press.
6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987). Folyadék mechanika Elméleti fizika tanfolyam (2. kiadás). Pergamon Press.