Masowe natężenie przepływu: 5 interesujących faktów do poznania

Masowe natężenie przepływu Definicja

Połączenia masowe natężenie przepływu  to masa substancji, która przechodzi w jednostce czasu. Jednostką SI jest kg / s lub i ślimak na sekundę lub funt na sekundę w zwyczajowych jednostkach amerykańskich. Standardowa naród to (, wymawiane jako „m-dot”) ”.

Równanie masowego natężenia przepływu | Jednostki masowego natężenia przepływu | Symbol masowego natężenia przepływu

Jest oznaczony , Jest sformułowany jako,

\\dot{m}=\\frac{dm}{dt}

obraz 17
Ilustracja masowego natężenia przepływu
Źródło obrazu: Mike RunObjętościowe natężenie przepływuCC BY-SA 4.0

W hydrodynamice

\\dot{m}=\\rho AV=\\rho Q

Gdzie,

ρ = gęstość płynu

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Q = Objętość przepływu lub wypływ

Ma jednostkę kg / s, funty / min itp.

Przeliczenie masowego natężenia przepływu

Masowe natężenie przepływu z objętościowego natężenia przepływu

W hydrodynamice masowe natężenie przepływu można wyprowadzić z objętościowego natężenia przepływu za pomocą równania ciągłości.

Równanie ciągłości jest podane przez

Q = AV

Gdzie,

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Mnożenie równanie ciągłości z gęstością płynu otrzymujemy ,

\\dot{m}=\\rho AV=\\rho Q

Gdzie,

ρ = gęstość płynu

Masowe natężenie przepływu do prędkości | To relacje między sobą

W hydrodynamice

\\dot{m}=\\rho AV=\\rho Q

Gdzie,

ρ = gęstość płynu

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Q = Objętość przepływu lub wypływ

W przypadku nieściśliwego płynu przenoszonego przez stały przekrój, masowe natężenie przepływu jest wprost proporcjonalne do prędkości przepływającego płynu.

\\\\\\dot{m}\\propto V\\\\\\\\ \\frac{\\dot{m_1}}{\\dot{m_2}}=\\frac{V_1}{V_2 }

Liczba Reynoldsa z masowym natężeniem przepływu | Ich uogólniona relacja

Liczba Reynoldsa jest określona równaniem,

Re=\\frac{\\rho VL_c}{\\mu}

Gdzie,

Lc = Charakterystyczna długość

V = prędkość przepływu płynu

ρ = gęstość płynu

μ = dynamiczna lepkość płynu

Pomnóż licznik i mianownik przez przekrój Powierzchnia A

Re=\\frac{\\rho AVL_c}{A\\mu}

Ale masowe natężenie przepływu jest

\\dot{m}=\\rho AV

A zatem Liczba Reynoldsa staje się

Re=\\frac{\\kropka{m} L_c}{A\\mu}

Problemy z masowym natężeniem przepływu | Przykład masowego natężenia przepływu

P.1] Turbina działa przy stałym przepływie powietrza i wytwarza 1 kW mocy poprzez rozprężanie powietrza z 300 kPa, 350 K, 0.346 m3/ kg do 120 kPa. Prędkość wlotowa i wylotowa wynosi odpowiednio 30 m / s i 50 m / s. Rozszerzenie jest zgodne z PV Law1.4 = C. Określić masowe natężenie przepływu powietrza?

Rozwiązanie:

P_1=300 kPa, \\;T_1=350 K,\\; v_1=0.346\\frac{m^3}{kg},\\;\\dot{W}=1kW=1000W

Zgodnie z równaniem energii Steady Flow

q-w=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}+g[Z_2-Z_1]

Q = 0, Z1 = Z2

W=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}

\\kropka{W}=\\kropka{m}w

-w=-\\int vdp-\\Delta ke

PVn = C

v=\\frac{c\\frac{1}{n}}{P\\frac{1}{n}}

w=-c^\\frac{1}{n}\\int_{1}^{2}P^\\frac{-1}{n}dp-\\Delta ke

=-c^\\frac{1}{n}*[(P_2^{\\frac{-1}{n}+1}-P_1^{\\frac{-1}{n}+1}]-\\Delta ke

c^{-1/n}=P_1^{1/n} v_1=P_2^{1/n} v_2

w=-\\frac{n}{n-1}(P_2 v_2-P_1 v_1 )-\\Delta ke

\\frac{v_2}{v_1}=[\\frac{P_2}{P_1}]^{\\frac{1}{n}}

Otrzymujemy

\\\\w=-\\frac{n}{n-1}P_1v_1[{\\frac{P_2}{P_1}}^\\frac{n-1}{n}-1]-\\Delta ke \\\\\\\\w=-\\frac{1.4}{1.4-1}300*10^3*0.346*[{\\frac{120}{300}}^\\frac{1.4-1}{1.4}-1]-\\frac{50^2-30^2}{2}\\\\ \\\\\\\\w=82953.18\\frac{J}{kg}

Natężenie przepływu masowego wynosi

\\dot{m}=\\frac{W}{w}=\\frac{1000}{82953.18}=0.012\\;\\frac{kg}{s}

Pytanie 2] Powietrze wchodzi do urządzenia pod ciśnieniem 4 MPa i 300oC z prędkością 150 m / s. Powierzchnia wlotu wynosi 10 cm2 a powierzchnia wylotu wynosi 50 cm2.Określ strumień masy, jeśli wydostaje się powietrze pod ciśnieniem 0.4 MPa i 100oC?

Odp .: A1 = 10 cm2P1 = 4 MPa, T.1 = 573 K., V1 = 150 m / s, A2 = 50 cm2P2 = 0.4 MPa, T.2 = 373 tys

\\rho =\\frac{P_1}{RT_1}=\\frac{4000}{0.287*573}=24.32 kg/m^3

\\\\\\dot {m}=\\rho_1 A_1 V_1=24.32*10*10^{-4}*150\\\\ \\\\\\dot {m}=3.648\\frac{kg }{S}

P.3] Gaz doskonały posiadający ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu 1 kJ/kgK wchodzi i opuszcza turbinę gazową z tą samą prędkością. Temperatura gazu na wlocie i wylocie turbiny wynosi odpowiednio 1100 i 400 kelwinów, a wytwarzana moc wynosi 4.6 megawata, a wycieki ciepła przez obudowę turbiny mają prędkość 300 kilodżuli/sekundę. Oblicz masowe natężenie przepływu gazu przez turbinę. (BRAMA-17-SET-2)

Rozwiązanie: C.p = 1 kJ / kgK, V1 = V2, T1 = 1100 K, T.2 = 400 K, Moc = 4600 kW

Strata ciepła z obudowy turbiny wynosi 300 kJ / s = Q

Zgodnie z równaniem energii Steady Flow

\\dot{m}h_1+Q=\\dot{m}h_2+W

\\\\\\dot{m}h_1+Q=\\dot{m}h_2+W\\\\ \\\\\\dot{m}[h_1-h_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}C_p[T_1-T_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{W-Q}{C_p[T_1-T_2]}=\\frac{4600+300}{1100-400}=7\\;\\frac{kg}{s}

FAQ

Dlaczego masowe natężenie przepływu jest ważne?

Odp.: Przepływ masowy jest ważny w szerokim zakresie pól, które zawierać płyn dynamika, farmacja, petrochemia itp. Ważne jest, aby do żądanego miejsca dopływał odpowiedni płyn o pożądanych właściwościach. Jest to ważne dla utrzymania i kontrolowania jakości przepływu płynu. Jego dokładne pomiary zapewniają bezpieczeństwo pracowników pracujących w niebezpiecznym i niebezpiecznym środowisku. Jest to również ważne dla dobrych osiągów i wydajności maszyny oraz środowiska.

Masowe natężenie przepływu wody

Masowe natężenie przepływu określa równanie

\\dot{m}=\\rho AV

Gęstość wody wynosi 1000 kg / m3

\\kropka{m}=1000AV

Masowe natężenie przepływu powietrza

Masowe natężenie przepływu określa równanie

\\dot{m}=\\rho AV

Gęstość powietrza wynosi 1 kg / m3

\\kropka{m}=AV

Jak uzyskać masowe natężenie przepływu z entalpii?

Przenoszenie ciepła w płynie a termodynamikę wyraża następujące równanie

Q=\\kropka{m}h

Gdzie Q = wymiana ciepła, m = natężenie przepływu masy, h = zmiana w entalpia W przypadku stałego dostarczania lub odprowadzania ciepła entalpia jest odwrotnie proporcjonalna do masowego natężenia przepływu.

Jak uzyskać masowe natężenie przepływu z Velocity?

W hydrodynamice masowe natężenie przepływu można wyprowadzić z objętościowego natężenia przepływu za pomocą równania ciągłości.

Równanie ciągłości jest podane przez

Q = AV

Gdzie,

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Mnożenie równanie ciągłości z gęstością otrzymanego płynu,

\\dot{m}=\\rho AV

Miernik przepływu masy
Miernik przepływu masy
Zdjęcie: Julius Schröder, praca pochodna: Reg51Przystawka Luftmassen2 1CC BY-SA 3.0

Czy masowe natężenie przepływu może być ujemne

Wielkość natężenia przepływu masowego nie może być ujemna. Jeśli podajemy masowe natężenie przepływu ze znakiem ujemnym, oznacza to zazwyczaj, że kierunek strumienia masy jest odwrotny niż brany pod uwagę.

Masowe natężenie przepływu dla idealnego gazu ściśliwego

Zakłada się, że powietrze jest idealnym gazem ściśliwym z Cp = 1 kJ / kg. K.

Masowe natężenie przepływu określa równanie

\\dot{m}=\\rho AV

Gęstość powietrza wynosi 1 kg / m3

\\kropka{m}=AV

Jak znaleźć masowe natężenie przepływu czynnika chłodniczego R 134a i jego temperatury w domowej zamrażarce. Jak je znaleźć?

Zakładając, że zamrażarka Domowa pracuje w cyklu sprężania pary, aby wyznaczyć masowe natężenie przepływu chłodziwa R-134a, musimy znaleźć:

  1. Wydajność lub efekt chłodniczy netto - ogólnie podane dla tego konkretnego modelu zamrażarki.
  2. Ciśnienie i temperatura na wlocie sprężarki
  3. Ciśnienie i temperatura na wylocie sprężarki
  4. Temperatura i ciśnienie na wlocie do parownika
  5. Temperatura i ciśnienie na wylocie skraplacza
  6. Dla wykresu Ph znajdź entalpię we wszystkich powyższych punktach.
  7. Efekt chłodniczy netto = masowe natężenie przepływu * [godz1 - h2]

Jaka jest zależność między ciśnieniem a masowym natężeniem przepływu Czy masowe natężenie przepływu rośnie, gdy występuje wzrost ciśnienia i czy masowe natężenie przepływu spada, gdy występuje spadek ciśnienia?

Pozwolić,

L = długość rury

V = prędkość przepływu płynu

μ = dynamiczna lepkość płynu

d = średnica rury

Zgodnie z równaniem Hagena Poiseuille'a

\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}

Mnożenie licznika i mianownika przez ρA

\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}

\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}

\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\dot{m}l}{d^4}

gdzie ν = lepkość kinematyczna = μ / ρ

Zatem wraz ze wzrostem różnicy ciśnień zwiększa się masowe natężenie przepływu i odwrotnie.

W przypadku dyszy zbieżnej, jeśli ciśnienie wyjściowe jest mniejsze niż ciśnienie krytyczne, to jakie będzie masowe natężenie przepływu?

Zgodnie z opisaną sytuacją prędkość wylotowa dyszy wynosi

C_2=\\sqrt{\\frac{2n}{n+1}P_1V_1}

Masowe natężenie przepływu będzie

\\dot{m}=\\frac{A_2C_2r^\\frac{1}{n}}{V_2}

Gdzie

A1,2 = Obszar wlotu i wylotu dyszy

C1C2 = Prędkość wlotowa i wylotowa dyszy

P1P2 = Ciśnienie wlotowe i wylotowe

V1, V2 = Objętość na wlocie i wylocie dyszy

r = stosunek ciśnień = P2/P1

n = indeks ekspansji

Dlaczego masowe natężenie przepływu to ρVA, a objętościowe natężenie przepływu to AV?

W hydrodynamice strumień masy można wyliczyć z natężenia przepływu objętościowego za pomocą równania ciągłości.

Równanie ciągłości jest podane przez

Q = AV

Gdzie,

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Mnożąc równanie ciągłości przez gęstość płynu otrzymujemy masowe natężenie przepływu,

\\dot{m}=\\rho AV=\\rho Q

Gdzie,

ρ = gęstość płynu

W jaki sposób stosuje się zasadę Coriolisa do pomiaru przepływu masowego?

Przepływomierz masowy Coriolisa działa na zasadzie Efekt Coriolisa i jest to prawdziwy miernik masy, ponieważ mierzą one masowe natężenie przepływu bezpośrednio, zamiast mierzyć objętościowe natężenie przepływu i zamieniać je na masowe natężenie przepływu.

Miernik Coriolisa działa liniowo. W międzyczasie żadne regulacje nie są niezbędne do zmiany charakterystyki płynu. Jest niezależne od właściwości płynu.

Zasada działania: 

Płyn może przepływać przez rurkę w kształcie litery U. Siła wzbudzająca oparta na oscylacji jest wykorzystywana do rury, powodując jej oscylacje. Wibracje powodują, że płyn wywołuje skręcenie lub obrót rury z powodu przyspieszenia Coriolisa. Przyspieszenie Coriolisa działa przeciwnie do przyłożonej siły wzbudzenia. Wygenerowane skręcenie powoduje opóźnienie w czasie przepływu między stroną wejściową i wyjściową rury, a to opóźnienie lub różnica faz jest proporcjonalna do masowego natężenia przepływu.

Jaka jest zależność między masowym natężeniem przepływu a objętościowym natężeniem przepływu?

W hydrodynamice masowe natężenie przepływu można wyprowadzić z natężenia przepływu objętościowego za pomocą równania ciągłości.

Równanie ciągłości jest podane przez

Q = AV

Gdzie,

A = pole przekroju poprzecznego

V = prędkość przepływu płynu

Mnożąc równanie ciągłości przez gęstość płynu, który otrzymujemy,

\\dot{m}=\\rho AV=\\rho Q

Gdzie,

ρ = gęstość płynu

Jaki jest wzór na obliczenie masowego natężenia przepływu w skraplaczu chłodzonym wodą?

Pozwolić,

h1 = entalpia wody na wlocie do skraplacza

T1 = Temperatura wody na wlocie do skraplacza

h2 = entalpia wody na wyjściu ze skraplacza

T2 = Temperatura wody na wyjściu ze skraplacza

Cp = Ciepło właściwe wody przy stałym ciśnieniu

Moc skraplacza,

\\\\P=\\dot{m}[h_1-h_2]\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{h_1-h_2}\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{C_p[T_1-T_2]}

Jak obliczyć przepływ masowy z temperaturą i ciśnieniem?

Pozwolić,

L = długość rury

V = prędkość przepływu płynu

μ = dynamiczna lepkość płynu

d = średnica rury

Zgodnie z równaniem Hagena Poiseuille'a

\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}

Mnożenie licznika i mianownika przez ρA

\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}

\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}

\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\dot{m}l}{d^4}

gdzie ν = lepkość kinematyczna = μ / ρ

Tak więc wraz ze wzrostem różnicy ciśnień wzrasta m.

Zgodnie z równaniem energii Steady Flow

\\\\\\dot{m}h_1\\pm Q=\\dot{m}h_2\\pm W\\\\ \\\\\\dot{m}(h_1-h_2)=W\\ pm Q\\\\ \\\\\\kropka{m}C_p(T_1-T_2)=W\\pm Q

Dlaczego przy przepływie zdławionym zawsze kontrolujemy ciśnienie wylotowe, podczas gdy maksymalne natężenie przepływu masowego zależy od ciśnienia przed zaworem

Niemożliwa jest regulacja zdławionych przepływów masowych poprzez zmianę ciśnienia za zaworem. Kiedy warunki dźwiękowe docierają do gardła, zaburzenia ciśnienia spowodowane regulowanym ciśnieniem w dole strumienia nie mogą rozprzestrzeniać się w górę. W związku z tym nie można kontrolować maksymalnego natężenia przepływu przez regulację przeciwciśnienia po stronie wylotowej dla przepływu zdławionego.

Jakie jest średnie masowe natężenie przepływu wody w rurach o średnicy 10 cm, prędkość przepływu wynosi 20 m / s.

W hydrodynamice

\\\\\\dot{m}=\\rho AV \\\\\\dot{m}=1000*\\frac{\\pi}{4}*0.1^2*20\\\\ \ \\\\\kropka{m}=157.08\\;\\frac{kg}{s}

Aby dowiedzieć się więcej o procesie politropowym (kliknij tutaj)i liczba Prandtla (Kliknij tutaj)

Zostaw komentarz