Calcularea debitului volumetric și ce afectează el



debit volumetric permite determinarea volumului de fluid care traversează o secțiune a conductei și oferă o măsură a vitezei cu care fluidul se deplasează prin ea. Prin urmare, măsurarea sa este deosebit de interesantă în domenii precum industria, medicina, construcția și cercetarea, printre altele.

Cu toate acestea, măsurarea vitezei unui fluid (fie un lichid, un gaz sau un amestec de ambele) nu este la fel de simplă ca măsurarea vitezei de mișcare a unui corp solid. Prin urmare, se întâmplă ca, pentru a cunoaște viteza unui fluid, este necesar să cunoaștem fluxul acestuia.

Aceasta și multe alte aspecte legate de fluide sunt tratate de ramura fizicii cunoscută sub numele de mecanica fluidelor. Flow este definit ca cât de mult fluid trece printr-o secțiune a unei conducte, fie o conductă, o conductă, un râu, un canal, un vas de sânge, etc., luând în considerare o unitate temporară.

De obicei, volumul care traversează o anumită zonă este calculat într-o unitate de timp, numită și fluxul volumetric. De asemenea, este definită debitul de masă sau de masă care traversează o anumită zonă la un anumit moment, deși este utilizat mai rar decât debitul volumetric.

index

  • 1 Calcul
    • 1.1 Ecuația de continuitate
    • 1.2 Principiul lui Bernoulli
  • 2 Ce afectează debitul volumetric?
    • 2.1 Metodă simplă de măsurare a debitului volumetric
  • 3 Referințe

calcul

Debitul este reprezentat de litera Q. Pentru cazurile în care fluxul este deplasată perpendicular pe secțiunea transversală, se determină cu următoarea formulă:

Q = A = V / t

În această formulă A este secțiunea conductorului (este viteza medie pe care o are fluidul), V este volumul și t este timpul. Deoarece în sistemul internațional zona sau secțiunea dirijorului este măsurată în m2 și viteza în m / s, debitul este măsurat m3/ s.

Pentru cazurile în care viteza de deplasare a fluidului creează o direcție unghi θ perpendicular pe suprafața secțiunii A, expresia fluxului este:

Q = A cos θ

Acest lucru este în concordanță cu ecuația precedentă, deoarece atunci când debitul este perpendicular pe zona A, θ = 0 și, prin urmare, cos θ = 1.

Ecuațiile de mai sus sunt valabile numai dacă viteza fluidului este uniformă și dacă suprafața secțiunii este netedă. În caz contrar, debitul volumetric se calculează prin următorul integral:

Q = ∫∫s v d S

În acest integral dS este vectorul de suprafață determinat de următoarea expresie:

dS = n dS

Acolo, n este vectorul unitar normal la suprafața conductei și dS un element de suprafață diferențială.

Ecuația de continuitate

O caracteristică a fluidelor incompresibile este aceea că masa fluidului este conservată prin intermediul a două secțiuni. Prin urmare, ecuația de continuitate este îndeplinită, ceea ce stabilește următoarea relație:

ρ1 A1 V1 = ρ2 A2 V2

În această ecuație ρ este densitatea fluidului.

Pentru cazurile regimurilor în flux permanent, în care densitatea este constantă și, prin urmare, ρ este îndeplinită1 = ρ2, se reduce la următoarea expresie:

A1 V1 = A2 V2

Aceasta este echivalentă cu afirmația că fluxul este conservat și, prin urmare:

Q1 = Q2.

Din observarea celor de mai sus rezultă că fluidele sunt accelerate atunci când ajung la o secțiune mai îngustă a unei conducte, reducând în același timp viteza atunci când ajung la o secțiune mai largă a unei conducte. Acest fapt are aplicații practice interesante, deoarece permite să se joace cu viteza de deplasare a unui fluid.

Principiul lui Bernoulli

Principiul Bernoulli determină că pentru un fluid ideal pentru (de exemplu, un fluid care nu are nici o vâscozitate sau frecare) se deplasează în viteza de circulație printr-o conductă închisă întâlnește energia rămâne constantă pe parcursul deplasării sale.

În cele din urmă, principiul lui Bernoulli nu este altceva decât formularea Legii conservării energiei pentru curgerea unui fluid. Astfel, ecuația Bernoulli poate fi formulată după cum urmează:

h + v2 / 2g + P / ρg = constantă

În această ecuație, h este înălțimea și g este accelerația gravitației.

În ecuația Bernoulli, energia unui fluid este luată în considerare în orice moment, energie care constă din trei componente.

- O componentă a caracterului cinetic care include energia, datorită vitezei cu care se mișcă fluidul.

- O componentă generată de potențialul gravitațional, ca o consecință a înălțimii la care este localizat fluidul.

- O componentă a energiei fluxului, care este energia pe care un fluid o datorează datorită presiunii.

În acest caz, ecuația Bernoulli este exprimată după cum urmează:

h ρ g + (v2 ρ) / 2 + P = constantă

Evident că, în cazul unei expresii de fluid real al ecuației lui Bernoulli nu este îndeplinită, deoarece în deplasare apar pierderile prin frecare fluid și este necesar să se utilizeze o ecuație mai complexă.

Ce afectează debitul volumetric?

Fluxul volumetric va fi afectat dacă există o obstrucție în conductă.

În plus, debitul volumetric se poate schimba de asemenea datorită variațiilor de temperatură și presiune în fluidul care circulă printr-o conductă, mai ales dacă acesta este un gaz, deoarece volumul ocupat de un gaz variază în funcție de temperatura și presiunea la care se află.

Metodă simplă de măsurare a debitului volumetric

O metodă foarte simplă pentru măsurarea debitului volumetric este de a permite o scurgere de fluid într-un rezervor de măsurare pentru o anumită perioadă de timp.

Această metodă nu este de obicei foarte practică, dar adevărul este că este extrem de simplu și foarte ilustrativ să înțelegem sensul și importanța cunoașterii fluxului unui fluid.

În acest fel, fluidul este lăsat să curgă în interiorul unui rezervor de măsurare pentru o perioadă de timp, volumul acumulat este măsurat și rezultatul obținut este împărțit la timpul scurs.

referințe 

  1. Flux (Fluid) (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 15 aprilie 2018 de la es.wikipedia.org.
  2. Volumul debitului volumetric (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 15 aprilie 2018, de la en.wikipedia.org.
  3. Ingineri Edge, LLC. "Ecuația debitului volumetric fluid". Inginerii Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1".Mecanica fluidelor aplicate (A patra ediție). Mexic: Pearson Education.
  5. Batchelor, G.K. (1967).O introducere în dinamica fluidelor. Cambridge University Press.
  6. Landau, L.D .; Lifshitz, E.M. (1987).Mecanica fluidelor. Curs de Fizică Teoretică (ediția a doua). Pergamon Press.