ОБЕМЕН ПОТОК: ИЗЧИСЛЕНИЕ И КАКВО ВЛИЯЕ ВЪРХУ НЕГО - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В потока обем определя обема на флуида, протичащ през сечение на тръбопровод и осигурява мярка за скоростта, с която течност пътуванията на от него. Следователно измерването му е особено интересно в различни области като промишлеността, медицината, строителството и научните изследвания, наред с други.

Измерването на скоростта на течността (било течност, газ или смес от двете) обаче не е толкова просто, колкото може да бъде измерването на скоростта на изместване на твърдо тяло. Следователно се случва, че за да се знае скоростта на една течност, е необходимо да се знае нейният поток.

Този и много други въпроси, свързани с течностите, се занимават от клона на физиката, известен като механика на течностите. Потокът се определя като колко течност преминава участък от тръба, било то тръбопровод, нефтопровод, река, канал, кръвопровод и т.н., като се вземе предвид единица време.

Обикновено се изчислява обемът, който преминава през дадена област за единица време, наричан още обемно течение. Масовият или масовият поток, който преминава през дадена зона в определено време, също се определя, въпреки че се използва по-рядко от обемния поток.

изчисление

Обемният дебит се представя с буквата Q. За случаите, в които потокът се движи перпендикулярно на секцията на проводника, той се определя със следната формула:

Q = A = V / t

В тази формула А е сечението на проводника (това е средната скорост на течността), V е обемът и t е времето. Тъй като в международната система площта или сечението на проводника се измерват в m ^2, а скоростта в m / s, потокът се измерва в m ³ / s.

За случаите, в които скоростта на изместване на флуида създава ъгъл θ с посоката, перпендикулярна на повърхностния участък А, изразът за определяне на скоростта на потока е следният:

Q = A cos θ

Това е в съответствие с предходното уравнение, тъй като когато потокът е перпендикулярен на площ A, θ = 0 и, следователно, cos θ = 1.

Горните уравнения са валидни само ако скоростта на течността е еднаква и ако площта на секцията е равна. В противен случай обемният поток се изчислява чрез следния интеграл:

Q = ∫∫ _s vd S

В този интегрален dS е повърхностният вектор, определен със следния израз:

dS = n dS

Там n е единичния вектор, нормален за повърхността на канала, а dS е повърхностен диференциален елемент.

Уравнение за непрекъснатост

Характерно за несгъваемите течности е, че масата на течността се запазва чрез две секции. По тази причина уравнението за непрекъснатост е удовлетворено, което установява следната връзка:

ρ ₁ A ₁ V ₁ = ρ ₂ A ₂ V ₂

В това уравнение ρ е плътността на течността.

За случаите на режими в постоянен поток, при които плътността е постоянна и следователно е удовлетворено, че ρ ₁ = ρ ₂, тя се намалява до следния израз:

A ₁ V ₁ = A ₂ V ₂

Това е еквивалентно на потвърждаване на запазването на потока и следователно:

Q ₁ = Q ₂.

От наблюдението на горното следва, че флуидите се ускоряват, когато достигнат до по-тесен участък на тръбопровода, докато те се забавят, когато достигнат до по-широк участък от тръбопровода. Този факт има интересни практически приложения, тъй като позволява да се играе със скоростта на движение на течност.

Принципът на Бернули

Принципът на Бернули определя, че за идеална течност (тоест флуид, който няма нито вискозитет, нито триене), който се движи в циркулация по затворен тръбопровод, енергията му остава постоянна през цялото му изместване.

В крайна сметка принципът на Бернули е нищо повече от формулирането на Закона за запазване на енергията за потока на една течност. По този начин уравнението на Бернули може да се формулира, както следва:

h + v ² / 2g + P / ρg = константа

В това уравнение h е височината, а g е ускорението поради гравитацията.

Уравнението на Бернули отчита енергията на една течност във всеки момент, енергия, състояща се от три компонента.

- Кинетичен компонент, който включва енергия, поради скоростта, с която се движи течността.

- Компонент, генериран от гравитационния потенциал, като следствие от височината, на която е течността.

- Компонент на енергията на потока, която е енергията, която течността притежава поради налягането.

В този случай уравнението на Бернули се изразява, както следва:

h ρ g + (v ² ρ) / 2 + P = константа

Логично е, че в случай на истинска течност изразът на уравнението на Бернули не е изпълнен, тъй като при изместване на флуида възникват загуби от триене и е необходимо да се прибегне до по-сложно уравнение.

Какво влияе на обемния поток?

Обемният поток ще се повлияе, ако има запушване в канала.

В допълнение, обемният дебит може също да се промени поради промени в температурата и налягането в реалната течност, която се движи по тръбопровода, особено ако това е газ, тъй като обемът, който заема газът, варира като функция на температура и налягане, при което е.

Прост метод за измерване на обемния поток

Наистина прост метод за измерване на обемния дебит е да се позволи на течността да се влива в дозиращ резервоар за определен период от време.

Този метод по принцип не е много практичен, но истината е, че е изключително просто и много илюстративно да се разбере смисъла и важността на познаването на скоростта на потока на една течност.

По този начин течността се оставя да потече в дозиращ резервоар за определен период от време, измерва се натрупаният обем и полученият резултат се разделя на изминалото време.

Препратки

1. Поток (течност) (втори). В Уикипедия. Произведено на 15 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
2. Обемен дебит (nd). В Уикипедия. Произведено на 15 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
3. Инженери Edge, LLC. "Уравнение на дебита на флуидния обем". Инженери Edge
4. Мот, Робърт (1996). "Едно". Приложна механика на течностите (4-то издание). Мексико: Pearson Education.
5. Batchelor, GK (1967). Въведение в динамиката на течностите. Cambridge University Press.
6. Ландау, LD; Лифшиц, ЕМ (1987). Механика на флуидите. Курс по теоретична физика (2-ро изд.). Pergamon Press.