Прорачун волуметријског протока и шта утиче на њега

Тхе волуметријски ток омогућава да се одреди запремина течности која прелази део цеви и нуди меру брзине којом се флуид креће кроз њу. Стога је његово мерење посебно занимљиво у областима као што су индустрија, медицина, грађевинарство и истраживање, између осталог.

Међутим, мерење брзине флуида (било да је у питању течност, гас или мешавина оба) није тако једноставно као мерење брзине кретања чврстог тела. Због тога се дешава да се зна брзина флуида да би се знао њен проток.

О овом и многим другим питањима везаним за течности се бави граница физике позната као механика флуида. Брзина протока је дефинисана као количина течности која пролази кроз део цевовода, било да је то цевовод, нафтовод, река, канал, цевовод за крв, итд., Узимајући у обзир привремену јединицу.

Обично волумен који прелази одређену област израчунава се у јединици времена, која се назива и волуметријски ток. Масени или масени проток који прелази одређену област у одређено време је такође дефинисан, иако се користи рјеђе од волуметријског протока..

Индек

• 1 Израчун
  • 1.1 Једначина континуитета
  • 1.2 Бернулијев принцип
• 2 Шта утиче на волуметријски ток?
  • 2.1 Једноставна метода мјерења волуметријског протока
• 3 Референце 

Цалцулатион

Волуметријски ток је представљен словом К. За случајеве у којима се ток креће окомито на дио проводника, одређује се сљедећом формулом:

К = А = В / т

У наведеној формули А је секција проводника (то је просјечна брзина коју има флуид), В је волумен и т је вријеме. Пошто се у међународном систему површина или део возача мери у м² и брзина у м / с, проток се мери м³/ с.

За случајеве у којима брзина померања флуида ствара угао θ са правцем који је окомит на део површине А, израз за одређивање протока је следећи:

К = А цос θ

Ово је конзистентно са претходном једначином, јер када је проток окомит на област А, θ = 0 и, последично, цос θ = 1.

Горе наведене једначине су тачне само ако је брзина флуида равномерна и ако је површина пресека равна. У супротном, волуметријски проток се израчунава кроз следећи интегрални:

К = ∫∫_с в д С

У овом интегралу дС је површински вектор, одређен следећим изразом:

дС = н дС

Тамо је н јединични вектор нормалан на површину канала и дС диференцијални површински елемент.

Једначина континуитета

Карактеристика несагоривих флуида је да се маса флуида конзервира помоћу два дела. Дакле, испуњена је једнаџба континуитета, која успоставља следећи однос:

ρ₁ А₁ В₁ = ρ₂ А₂ В₂

У овој једначини ρ је густина течности.

За случајеве режима у сталном току, у којима је густина константна и, стога, испуњено је ρ₁ = ρ₂, своди се на следећи израз:

А₁ В₁ = А₂ В₂

Ово је еквивалентно потврђивању да је проток очуван и стога:

К₁ = К₂.

Из опсервације горе наведеног произилази да се течности убрзавају када дођу до ужег дијела водова, док смањују брзину када дођу до ширег дијела вода. Ова чињеница има интересантну практичну примену, јер омогућава да се игра са брзином померања течности.

Бернулијев принцип

Принцип Бернулија одређује да је за идеалну течност (то јест, флуид који нема ни вискозитет ни трење) који се креће у режиму циркулације затвореним цевоводом испуњен да његова енергија остаје константна дуж свих њених помака.

На крају, Бернулијев принцип није ништа друго до формулација Закона о очувању енергије за проток флуида. Дакле, Берноуллијева једначина се може формулисати на следећи начин:

х + в² / 2г + П / ρг = константа

У овој једнаџби х је висина, а г убрзање гравитације.

У Берноуллијевој једначини, енергија флуида се узима у обзир у сваком тренутку, енергија која се састоји од три компоненте.

- Компонента кинетичког карактера која укључује енергију, због брзине којом се флуид креће.

- Компонента коју генерише гравитациони потенцијал, као последица висине на којој се флуид налази.

- Компонента енергије протока, која је енергија коју течност дугује због притиска.

У овом случају, Берноуллијева једначина је изражена на следећи начин:

х ρ г + (в² ρ) / 2 + П = константна

Логично, у случају реалног флуида, израз Берноуллијеве једначине није испуњен, јер се губици трења јављају у премјештању флуида и потребно је прибјећи сложенијој једнаџби..

Шта утиче на волуметријски ток?

Волуметријски проток ће бити погођен ако постоји запрека у каналу.

Осим тога, волуметријски проток може да се промени и услед варијација у температури и притиску у стварном флуиду који путује кроз канал, посебно ако је то гас, пошто запремина коју заузима гас варира у зависности од температуру и притисак на који је.

Једноставна метода мјерења волуметријског протока

Стварно једноставан метод за мерење волуметријског протока је да дозволите да течност у одређени временски период тече у мерни резервоар.

Ова метода обично није веома практична, али истина је да је крајње једноставно и веома илустративно да би се разумело значење и важност познавања протока течности..

На тај начин се пусти флуид да тече у мерни резервоар током одређеног временског периода, мерена је акумулирана запремина и добијени резултат се дели са протеклим временом..

Референце

1. Проток (флуид) (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 15. априла 2018. године, са ес.википедиа.орг.
2. Волуметријски проток (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 15. априла 2018. године, са ен.википедиа.орг.
3. Енгинеерс Едге, ЛЛЦ. "Једначина волуметријског протока флуида". Енгинеерс Едге
4. Мотт, Роберт (1996). "1" Примењена механика флуида (4. издање). Мексико: Пеарсон Едуцатион.
5. Батцхелор, Г.К. (1967). Увод у динамику флуида. Цамбридге Университи Пресс.
6. Ландау, Л.Д .; Лифсхитз, Е.М. (1987). Механика флуида Курс теоријске физике (2. издање). Пергамон Пресс.