TŪRINIS SRAUTAS: SKAIČIAVIMAS IR KAS TAM DARO ĮTAKĄ - FIZINIS - 2025

Debitas nustatomas skysčio teka apimtis per vamzdyną skyriuje ir teikia greičio priemonę, su kuria skystis keliauja jį. Todėl jo matavimas yra ypač įdomus įvairiose srityse, tokiose kaip pramonė, medicina, statyba ir moksliniai tyrimai.

Tačiau išmatuoti skysčio (skysčio, dujų ar abiejų jų mišinio) greitį nėra taip paprasta, kaip išmatuoti kieto kūno poslinkio greitį. Todėl atsitinka taip, kad norint žinoti skysčio greitį, reikia žinoti jo srautą.

Šį ir daugelį kitų klausimų, susijusių su skysčiais, nagrinėja fizikos šaka, vadinama skysčių mechanika. Srautas apibrėžiamas kaip tai, kiek skysčio praleidžia vamzdyno atkarpa, nesvarbu, ar tai būtų dujotiekis, naftotiekis, upė, kanalas, kraujo kanalas ir kt., Atsižvelgiant į laiko vienetą.

Paprastai apskaičiuojamas tūris, kuris praeina per tam tikrą plotą per laiko vienetą, dar vadinamas tūriniu srautu. Taip pat yra apibrėžta masė arba masės srautas, kuris tam tikru metu praeina per tam tikrą plotą, nors jis naudojamas rečiau nei tūrinis srautas.

Skaičiavimas

Tūrinis srauto greitis žymimas raide Q. Tais atvejais, kai srautas juda statmenai laidininko sekcijai, jis nustatomas pagal šią formulę:

Q = A = V / t

Šioje formulėje A yra laidininko atkarpa (tai yra vidutinis skysčio greitis), V yra tūris, o t yra laikas. Kadangi tarptautinėje sistemoje laidininko plotas ar dalis matuojami m ^2, o greitis - m / s, srautas matuojamas m ³ / s.

Tais atvejais, kai skysčio poslinkio greitis sukuria kampą θ, statmeną paviršiaus paviršiaus daliai A, srauto greitis nustatomas taip:

Q = A cos θ

Tai atitinka ankstesnę lygtį, nes kai srautas statmenas A sričiai, θ = 0 ir, atitinkamai, cos θ = 1.

Aukščiau pateiktos lygtys teisingos tik tada, kai skysčio greitis yra vienodas ir jei pjūvio plotas yra lygus. Kitu atveju tūrinis srautas apskaičiuojamas pagal šį integralą:

Q = v _s vd S

Šiame integrale dS yra paviršiaus vektorius, nustatomas pagal šią išraišką:

dS = n dS

Čia n yra ortakio paviršiaus normalus vieneto vektorius, o dS yra paviršiaus diferencialo elementas.

Tęstinumo lygtis

Nesuspaudžiamų skysčių savybė yra ta, kad skysčio masė yra išsaugoma dviem sekcijomis. Dėl šios priežasties tenkinama tęstinumo lygtis, kuri nustato šį ryšį:

ρ ₁ A ₁ V ₁ = ρ ₂ A ₂ V ₂

Šioje lygtyje ρ yra skysčio tankis.

Nuolatinio srauto režimų atvejais, kai tankis yra pastovus, todėl įsitikinama, kad ρ ₁ = ρ ₂ , jis sumažinamas iki šios išraiškos:

A ₁ V ₁ = A ₂ V ₂

Tai prilygsta tvirtinimui, kad srautas yra išsaugotas, todėl:

Q ₁ = Q ₂ .

Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, išplaukia, kad skysčiai pagreitėja, kai jie pasiekia siauresnį vamzdyno skyrių, o sulėtėja, kai pasiekia platesnį vamzdyno skyrių. Šis faktas turi įdomių praktinių pritaikymų, nes leidžia žaisti su skysčio judėjimo greičiu.

Bernulio principas

Bernoulli principas lemia, kad idealaus skysčio (tai yra skysčio, neturinčio nei klampumo, nei trinties), judančio cirkuliacijoje per uždarą kanalą, metu jo energija išlieka pastovi per visą poslinkį.

Galiausiai Bernoulli principas yra ne kas kita, kaip Energijos taupymo įstatymo formulavimas skysčio srautui. Taigi, Bernulio lygtį galima suformuluoti taip:

h + v ² / 2g + P / ρg = konstanta

Šioje lygtyje h yra aukštis, o g yra pagreitis dėl sunkio jėgos.

Bernelio lygtis atsižvelgia į skysčio energiją bet kurią akimirką, energiją, susidedančią iš trijų komponentų.

- kinetinis komponentas, apimantis energiją dėl skysčio judėjimo greičio.

- komponentas, kurį sukuria gravitacinis potencialas dėl skysčio aukščio.

- srauto energijos komponentas, kuris yra energija, kurią skystis turi dėl slėgio.

Šiuo atveju Bernelio lygtis išreiškiama taip:

h ρ g + (v ² ρ) / 2 + P = konstanta

Logiškai mąstant, tikrojo skysčio atveju Bernoulli lygtis nėra išpildoma, nes skysčio poslinkis patiria trinties nuostolius, todėl būtina naudoti sudėtingesnę lygtį.

Kas turi įtakos tūriniam srautui?

Jei ortakis užsikimšęs, tai turės įtakos tūriniam srautui.

Be to, tūrinis srautas taip pat gali kisti dėl realaus skysčio, judančio per kanalą, temperatūros ir slėgio pokyčių, ypač jei tai yra dujos, nes dujų užimamas tūris skiriasi priklausomai nuo temperatūra ir slėgis, kuriame jis yra.

Paprastas tūrinio srauto matavimo metodas

Labai paprastas tūrinio srauto matavimo metodas yra leisti skysčiui tekėti į dozatorių tam tikrą laiką.

Šis metodas paprastai nėra labai praktiškas, tačiau tiesa yra tokia, kad labai paprastas ir labai aiškus suprasti skysčio tekėjimo greičio prasmę ir svarbą.

Tokiu būdu skysčiui tam tikrą laiką leidžiama tekėti į dozavimo baką, matuojamas sukauptas tūris ir gautas rezultatas padalijamas iš praleisto laiko.

Nuorodos

1. Srautas (skystis) (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 15 d. Iš es.wikipedia.org.
2. Tūrinis srautas (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 15 d. Iš en.wikipedia.org.
3. Inžinieriai Edge, LLC. „Skysčio tūrinio srauto greičio lygtis“. Inžinierių kraštas
4. Mott, Robert (1996). „vienas“. Taikomoji skysčių mechanika (4-asis leidimas). Meksika: „Pearson Education“.
5. Batchelor, GK (1967). Įvadas į skysčių dinamiką. Cambridge University Press.
6. Landau, LD; Lifshitz, EM (1987). Skysčių mechanika. Teorinės fizikos kursas (2-asis leidimas). „Pergamon Press“.