Przepływ objętościowy: 7 ważnych pojęć

• Wskaźnik przepływu
• Równanie objętościowego natężenia przepływu
• Symbol objętościowego natężenia przepływu
• Jednostki objętościowego natężenia przepływu
• Objętościowe natężenie przepływu do masowego natężenia przepływu
• Objętościowe natężenie przepływu do prędkości
• Wolumetryczne natężenie przepływu do molowego natężenia przepływu
• Najczęściej zadawane pytania

Wskaźnik przepływu

Objętościowe natężenie przepływu (objętościowe natężenie przepływu, natężenie przepływu płynu) określa się jako objętość płynu przepuszczaną w jednostce czasu przez przepływający płyn, taki jak rury, kanał, kanał rzeczny itp.); W hydrometrii jest uznawane za wyładowanie.

Ogólnie rzecz biorąc, natężenie przepływu objętościowego jest oznaczone symbolem Q lub V. Jednostką SI jest m³/ s. Centymetry sześcienne na minutę są również używane jako jednostka objętościowego natężenia przepływu przy przepływie o małej skali

Objętościowe natężenie przepływu jest również mierzone w stopach³/ s lub galon / min.

Objętościowe natężenie przepływu nie jest podobne do strumienia objętości, jak rozumiane przez prawo Darcy'ego i pokazane przez symbol q, jednostki m³/ (m²· S), czyli m · s^-1(prędkość). W obliczeniach całkowanie strumienia na powierzchni oblicza objętościowe natężenie przepływu.

W międzyczasie jest to wielkość skalarna, ponieważ jest pochodną tylko objętości po czasie. Wahania przepływów objętościowych przez obszar byłyby zerowe dla sytuacji przepływu w stanie ustalonym.

Równanie objętościowego natężenia przepływu

Wolumetryczne natężenie przepływu wyraża objętość, jaką te cząsteczki w przepływie płynu zajmują w danym czasie.

Q (V) = A v

Podane równanie obowiązuje tylko dla płaskich, płaskich przekrojów. Ogólnie rzecz biorąc, w zakrzywionej powierzchni równanie okazuje się być całkami powierzchniowymi.

Q (V) = objętościowe natężenie przepływu (wm³/ s), l / s, l / min (l / min)

A - Pole przekroju poprzecznego rury lub kanału (m²)

v - Prędkość (m / s, m / min, fps, fpm itp.

Ponieważ gazy są ściśliwe, objętościowe natężenie przepływu może ulec znacznej zmianie pod wpływem ciśnienia lub wahania temperatury; dlatego ważne jest, aby projektować urządzenia cieplne lub procesy i procesy chemiczne.

Symbol objętościowego natężenia przepływu

Symbol objętościowego natężenia przepływu jest podany jako V lub Q

Jednostki objętościowego natężenia przepływu

Jednostkę objętościowego natężenia przepływu podaje się jako (wm³/ s), l / s, l / min (l / min), cfm, gpm

Objętościowe natężenie przepływu do masowego natężenia przepływu

Różnica między przepływem masowym a przepływem objętościowym jest związana z gęstością tego, co się poruszasz. Skupiamy się na tym, na którym z nich się skupiamy, zależy od problemu. Na przykład, jeśli opracowujemy system do użytku w szpitalu, może to być poruszająca się woda lub krew. Ponieważ krew jest gęstsza niż woda, ten sam przepływ objętościowy spowodowałby większy przepływ masowy, gdyby płynem była krew, niż gdyby była to woda. I odwrotnie, jeśli przepływ spowodowałby przemieszczenie określonej ilości masy w określonym czasie, przemieszczałoby się więcej wody niż krwi.

Objętościowe natężenie przepływu do prędkości

Jeśli widzimy jednostkę przepływu objętościowego, jest to m³/ s, a jednostka prędkości to m / s. Więc jeśli chcemy przeliczyć objętościowe natężenie przepływu na prędkość. Objętościowe natężenie przepływu dzielimy przez pole przekroju poprzecznego, z którego płynie ciecz. Tutaj musimy wziąć pole przekroju poprzecznego rury, z której wypływa ciecz.

Krótko mówiąc, jeśli chcemy obliczyć prędkość z przepływu objętościowego, musimy podzielić przepływ objętościowy przez pole przekroju rury lub kanału, z którego wypływa.

Jednostka przepływu objętościowego m³/s

Jednostka powierzchni m²

Jednostka prędkości =

Jednostka prędkości = (m ^ 3 / s) / m ^ 2 = m / s

Wolumetryczne natężenie przepływu do molowego natężenia przepływu

Wiesz, że przepływ molowy (n) jest zdefiniowany jako nie. moli w roztworze / mieszaninie, które przechodzą przez punkt pomiaru w jednostce czasu

Natomiast natężenie przepływu objętościowego (V) to objętość płynu przepływającego przez punkt pomiarowy w jednostce czasu.

Oba są połączone równaniem

? (gęstość płynu) = n/V

Najczęściej zadawane pytania

Co należy rozumieć pod pojęciem natężenia przepływu?

Najpierw musimy wiedzieć, że istnieją dwa typy plików Przepływs: masa i objętość.

Oba natężenia przepływu służą do określenia, ile płynu przepływa przez odcinek rury w jednostce czasu. ten masowe natężenie przepływu mierzy przepływającą masę, a wolumetryczne natężenie przepływu mierzy objętość przepływającego płynu.

Jeśli płyn jest z natury nieściśliwy, jak woda w stanie ciekłym w normalnych warunkach, obie ilości są proporcjonalne, wykorzystując gęstość płynu.

Te natężenia przepływu są pomocne w wielu ważny płyn obliczenia dynamiki, więc zachwycam się jednym z zastosowań: równaniem ciągłości.

Równanie ciągłości stwierdza, że ​​w rurze o wodoodpornych ściankach, gdzie płynie nieściśliwy płyn, objętościowe natężenie przepływu jest stała we wszystkich odcinkach rur.

Obliczanie natężenia przepływu za pomocą ciśnienia

W przypadkach takich jak dysze przepływowe, zwężka Venturiego i kryza, przepływ zależy od ΔP (P1-P2) za pomocą równania:

Q = C_D π / 4 D2² [2 (P1-P2) / ρ (1 - d⁴)]^1/2

Gdziekolwiek:

Q  -> przepływ wm³/s

C_D -> współczynnik wypływu = A₂/A₁

P₁ i P₂ -> w N / m²

ρ -> gęstość cieczy w jednostkach kg / m³

D2 -> Średnica wewnętrzna dysz (wm)

D1 -> Średnica rury wlotowej i wylotowej (wm)

id = stosunek średnicy D2 / D1

Czy mogę dodać dwa różne objętościowe natężenie przepływu tego samego gazu, który pochodził z dwóch różnych rur i został zmierzony w różnych warunkach?

Jeśli weźmiemy pod uwagę kilka sytuacji, odpowiedź brzmi: tak. Zobaczmy, jakie to sytuacje? Ciśnienie w rurociągu powinno być stosunkowo minimalne. Nie ma zmiany gęstości z powodu zmian ciśnienia. Miernik przepływu powinien być zainstalowany z dala od połączenia rury, aby uniknąć interferencji ciśnienia na szynie.

Kiedy maksymalne objętościowe natężenie przepływu wystąpiłoby przez pompę i dlaczego?

Jeśli weźmiemy pod uwagę pompę odśrodkową, objętościowe natężenie przepływu pompy jest wprost proporcjonalne do prędkości wirnika i sześcianu średnicy wirnika. Jeśli więc zwiększymy prędkość dla danej pompy, uzyskamy duże natężenie przepływu. W przeciwnym razie, jeśli skoncentrujemy się na średnicy, możemy zainstalować dużą pompę, aby uzyskać duże natężenie przepływu. Możliwe jest również uzyskanie wysokiego natężenia przepływu, instalując kilka pomp równolegle. Pamiętaj, że każda pompa musi mieć taką samą wysokość podnoszenia na wylocie; w przeciwnym razie może wystąpić przepływ wsteczny do innej pompy.

Ale wszystkie te rozwiązania są oparte na rozważaniach teoretycznych. Jeśli masz to zrobić w prawdziwej fabryce, musi istnieć wiele ograniczeń, które musisz wziąć pod uwagę!

Na przykład należy wziąć pod uwagę koszt pompy, zużycie miejsca itp.

Jak przeliczyć molowe natężenie przepływu na objętościowe natężenie przepływu?

Oba są połączone równaniem

? (gęstość płynu) = n/V

Dlaczego jest tak, że objętościowe natężenie przepływu na wlocie nie jest równe natężeniu przepływu na wylocie w warunkach ustalonych?

Jeśli przepływ jest nieściśliwy i nie reaguje, może się zdarzyć, że przepływ objętościowy nie jest taki sam jak na wlocie i wylocie. Innym może być, że prawo zachowania masy musi zostać spełnione.

Czy istnieje związek między ciśnieniem a objętościowym natężeniem przepływu w powietrzu?

Dla tej zależności możemy poszukać „relacji Hagena-Poiseuille'a”, natężenie przepływu w rurze jest związane z rozmiarem rury, właściwości płynu i ΔP zostały wyjaśnione.

Wywodzi się z równań Naviera-Stokesa, więc jest to równowaga pędu.

∆P = 128 μLQ / (πd ^ 4)

P to spadek ciśnienia [Pa]

μ to lepkość płynu [Pa⋅s]

L równe długości rury [m]

Q będzie natężeniem przepływu w [m3 / s]

d jest średnicą rury [m]

Dlaczego wysokość podnoszenia pompy zmniejsza się wraz z objętościowym natężeniem przepływu?

Właściwie łatwiej jest sobie wyobrazić, jeśli je zamienisz. Jako głowa, że pompa musi działać przeciw spada, objętość, którą odprowadza, rośnie (dla pompy odśrodkowej przy danej prędkości).

Zasadniczo pompa przekazuje energię do płynu ze stałą szybkością (chwilowo ignorując sprawność). Energia ta może być wytwarzana jako energia potencjalna (wysokość podnoszenia) lub energia kinetyczna (objętościowe natężenie przepływu) lub dowolna kombinacja aż do całkowitej ilości energii.

To jest podobne do wepchnięcia ciężkiej wagi na rampę. Im bardziej stroma rampa, tym mniejszy ciężar możesz na niej wykonać pompki.      

Jaka jest różnica między strumieniem objętościowym a prędkością przepływu porowatego medium?

Strumień objętościowy to objętość płynu przepływającego przez powierzchnię jednostkową w jednostce czasu, natomiast prędkość to odległość pokonana przez płyn z dwóch jednostek czasu.

Jednostka strumienia objętości i prędkości jest taka sama.

W przypadku ośrodka porowatego strumień objętości będzie mniejszy lub równy (z mniejszym prawdopodobieństwem równy) prędkości przepływu, w zależności od porowatości medium.

Czy wodospad w pionowej rurze przyspiesza na g? Chcę obliczyć objętościowe natężenie przepływu wody na dnie pionowej rury o wysokości 85 m?

Zależy to od współczynnika tarcia rury. Współczynnik tarcia zależy od chropowatości rury i liczby Reynolda. Tarcie jest oporem dla przepływu wody. Oznacza to, że tarcie zmniejsza przyspieszenie. Jeśli weźmiemy pod uwagę tarcie równe zero, to przyspieszenie jest równe g.

Wzdłuż rury zostałby ustanowiony ciągły przepływ wody. W związku z tym nie miałoby to znaczenia, ponieważ średnia prędkość byłaby taka sama, jak na szczycie rury lub w połowie drogi.

Jeśli chcesz obliczyć objętościowe natężenie przepływu wody na dnie rury, musisz obliczyć prędkość i pomnożyć przez pole przekroju poprzecznego rury.

jeśli zignorujemy tarcie, średnią prędkość na dnie podaje

v = √2gh

Utratę energii można znaleźć na poniższym diagramie.

Jak zawór wpływa na objętościowe natężenie przepływu bez naruszania zasady zachowania masy?

Jak wiemy, objętościowe natężenie przepływu jest zwielokrotnieniem prędkości i pola przekroju, z którego przepływa przepływ. W przypadku zaworu ma to wpływ na pole przekroju poprzecznego. Zmiana pola przekroju poprzecznego zmienia prędkość przepływającego płynu, ale ogólne natężenie przepływu pozostaje takie samo. Zasada zachowania masy jest spełniona. Zgodnie z zasadą Bernoulliego wiemy, że redukcja energii kinetycznej pola przekroju poprzecznego jest zamieniana na energię ciśnienia.

więcej artykułów kliknij tutaj

Doktor Deepakkumar Jani

Nazywam się Deepak Kumar Jani i robię doktorat w dziedzinie energii mechanicznej i odnawialnej. Mam pięcioletnie doświadczenie w nauczaniu i dwuletnie doświadczenie badawcze. Moje zainteresowania obejmują inżynierię cieplną, inżynierię samochodową, pomiary mechaniczne, rysunek techniczny, mechanikę płynów itp. Złożyłem patent na „Hybrydyzację zielonej energii do produkcji energii”. Opublikowałem 17 artykułów naukowych i dwie książki.
Cieszę się, że jestem częścią Lambdageeks i chciałbym w prosty sposób zaprezentować czytelnikom część mojej wiedzy specjalistycznej.
Poza pracą naukową i badaniami lubię wędrować po przyrodzie, fotografować przyrodę i budować świadomość na jej temat wśród ludzi.
Zapoznaj się także z moim kanałem na YouTubie dotyczącym „Zaproszenia z natury”