Volumetrik Akış Hesabı ve Etkileyenler



hacimsel akış kanalın bir bölümünü geçen sıvının hacmini belirlemeye izin verir ve sıvının içinden geçtiği hızın bir ölçüsünü sunar. Bu nedenle ölçümü özellikle sanayi, tıp, inşaat ve araştırma gibi farklı alanlarda ilginçtir..

Bununla birlikte, bir sıvının hızını ölçmek (bir sıvı, bir gaz ya da her ikisinin bir karışımı olabilir) katı bir cismin hareket hızını ölçmek kadar basit değildir. Bu nedenle, bir akışkanın hızını bilmek onun akışını bilmek için gerekli olur.

Bu ve akışkanlarla ilgili diğer birçok husus, akışkan mekaniği olarak bilinen fizik dalı tarafından ele alınmaktadır. Akış hızı, bir boru hattının bir bölümünden ne kadar sıvının geçtiği, bir boru hattı, bir petrol boru hattı, bir nehir, bir kanal, bir kan kanalı vb..

Genellikle belirli bir bölgeyi geçen hacim, hacimsel akış olarak da adlandırılan zaman biriminde hesaplanır. Belirli bir zamanda belirli bir bölgeden geçen kütle veya kütle akışı da tanımlanır, ancak hacimsel akıştan daha az kullanılmasına rağmen.

indeks

  • 1 Hesaplama
    • 1.1 Süreklilik denklemi
    • 1.2 Bernoulli ilkesi
  • 2 Hacimsel akışı etkileyenler?
    • 2.1 Volumetrik akışı ölçmek için basit bir yöntem
  • 3 Kaynakça 

hesaplama

Hacimsel akış Q harfi ile temsil edilir. Akışın iletken kısmına dik olarak hareket ettiği durumlarda, aşağıdaki formülle belirlenir:

Q = A = V / t

Sözü geçen formül A'da iletken kısım (sıvının sahip olduğu ortalama hızdır), V hacimdir ve t zamandır. Uluslararası sistemde, sürücünün alanı veya kesiti m cinsinden ölçülür.2 ve m / s cinsinden hız, akış ölçülür m3/ s.

Sıvının yer değiştirmesinin hızının, A yüzeyine dik bir yöne sahip bir açı oluşturduğu durumlarda, akışı belirleyen ifade aşağıdaki gibidir:

Q = A cos θ

Bu, önceki denklem ile tutarlıdır, çünkü akış A alanına dik olduğunda, θ = 0 ve sonuç olarak cos θ = 1.

Yukarıdaki denklemler sadece akışkanın hızı eşit olduğunda ve bölümün alanı düz ise geçerlidir. Aksi takdirde, hacimsel akış aşağıdaki integral üzerinden hesaplanır:

Q = ∫∫s v d S

Bu integralde dS, aşağıdaki ifade ile belirlenen yüzey vektörüdür:

dS = n dS

Burada n, kanal yüzeyine normal bir birim vektördür ve dS, bir diferansiyel yüzey elemanıdır..

Süreklilik denklemi

Sıkıştırılamaz akışkanların bir özelliği, akışkanın kütlesinin iki bölüm vasıtasıyla korunmasıdır. Bu nedenle, aşağıdaki ilişkiyi kuran süreklilik denklemi yerine getirilir:

ρ1 bir1 V1 = ρ2 bir2 V2

Bu denklemde ρ sıvının yoğunluğudur.

Yoğunluğun sabit olduğu kalıcı akıştaki rejimler için ve dolayısıyla,1 = ρ2, aşağıdaki ifadeye indirgenir:

bir1 V1 = A2 V2

Bu, akışın korunduğunu onaylamakla eşdeğerdir ve bu nedenle:

S1 = Q2.

Yukarıdakilerin gözleminden, bir borunun daha dar bir bölümüne ulaştığında akışkanların hızlandırıldığı, bir borunun daha geniş bir bölümüne ulaştığında hızlarını azalttığı tespit edilir. Bu gerçek ilginç pratik uygulamalara sahiptir, çünkü sıvının yer değiştirme hızı ile oynamaya izin verir.

Bernoulli prensibi

Bernoulli prensibi, kapalı bir kanal tarafından dolaşım rejiminde hareket eden ideal bir sıvı (yani ne viskozite ne de sürtünmeye sahip olan bir sıvı) için enerjisinin tüm deplasman boyunca sabit kaldığını belirler..

Sonuçta, Bernoulli'nin ilkesi bir akışkanın akışı için enerjinin korunumu yasasının formülasyonundan başka bir şey değildir. Böylece, Bernoulli denklemi aşağıdaki gibi formüle edilebilir:

h + v2 / 2g + P / ρg = sabit

Bu denklemde h yükseklik ve g yerçekiminin ivmesidir.

Bernoulli denkleminde, bir akışkanın enerjisi herhangi bir zamanda, üç bileşenden oluşan enerji dikkate alınır..

- Sıvının hareket hızından dolayı enerjiyi içeren kinetik karakter bileşeni.

- Sıvının bulunduğu yüksekliğin bir sonucu olarak yerçekimi potansiyeli tarafından oluşturulan bir bileşen.

- Akış enerjisinin bir bileşenidir; bu, akışkanın basınç nedeniyle borcu olduğu enerjidir..

Bu durumda, Bernoulli denklemi aşağıdaki gibi ifade edilir:

h ρ g + (v2 ρ) / 2 + P = sabit

Mantıksal olarak, gerçek bir akışkan söz konusu olduğunda, Bernoulli denkleminin ifadesi yerine gelmez, çünkü akışkanın yer değiştirmesinde sürtünme kayıpları meydana gelir ve daha karmaşık bir denkleme başvurmak gerekir.

Hacimsel akışı ne etkiler?

Hacimsel akış, kanalda bir tıkanma olması durumunda etkilenecektir..

Ek olarak, hacimsel akış ayrıca, bir kanaldan geçen gerçek akışkandaki sıcaklık ve basınçtaki değişiklikler nedeniyle, özellikle de bu bir gaz ise, bir gaz tarafından kullanılan hacim, şebekeye bağlı olarak değiştiğinden dolayı da değişebilir. sıcaklık ve olduğu basınç.

Hacimsel akışı ölçmek için basit bir yöntem

Hacimsel akışı ölçmek için gerçekten basit bir yöntem, bir sıvının belirli bir süre boyunca bir ölçüm tankına akmasını sağlamaktır..

Bu yöntem genellikle çok pratik değildir, ancak gerçek şu ki, bir akışkanın akışını bilmenin anlamını ve önemini anlamanın son derece basit ve çok açıklayıcı olduğudur..

Bu şekilde, sıvının bir süre boyunca bir ölçüm tankına akmasına izin verilir, biriken hacim ölçülür ve elde edilen sonuç geçen süreye bölünür.

referanslar

  1. Akış (Sıvı) (n.d.). Wikipedia'da. Es.wikipedia.org adresinden 15 Nisan 2018 tarihinde alındı..
  2. Hacimsel akış hızı (n.d.). Wikipedia'da. En.wikipedia.org adresinden 15 Nisan 2018 tarihinde alındı..
  3. Mühendisler Edge, LLC. "Sıvı Hacimsel Akış Hızı Denklemi". Mühendisler Kenar
  4. Mott, Robert (1996). "1". Uygulamalı akışkanlar mekaniği (4. basım). Meksika: Pearson Eğitimi.
  5. Batchelor, G.K. (1967). Akışkan Dinamiğine Giriş. Cambridge Üniversitesi Basını.
  6. Landau, L.D.; Lifshitz, E.M. (1987). Akışkanlar Mekaniği Teorik Fizik Dersi (2. baskı). Pergamon Press.