Volumetrische stroom

We leggen uit welke volumetrische stroom is, hoe deze te berekenen en de factoren die dit beïnvloeden

De volumetrische stroom hangt af van het gebied van de dwarsdoorsnede A en de snelheid van vloeistof V. Bron: Mikerun, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Wat is volumetrische stroom?

Hij volumetrische stroom Het maakt het mogelijk om het volume vloeistof te bepalen dat een deel van het kanaal kruist en biedt een snelheidsmaat waarmee de vloeistof met hetzelfde beweegt. Daarom is de maatregel vooral interessant op gebieden die zo divers zijn als industrie, geneeskunde, constructie en onderzoek, onder andere.

Het meten van de snelheid van een vloeistof (een vloeistof, een gas of een mengsel van beide) is echter niet zo eenvoudig als de verplaatsingssnelheid van een vast lichaam kan zijn om te meten. Daarom gebeurt het dat om de snelheid van een vloeistof te kennen, het noodzakelijk is om de stroom te kennen.

Uit deze en vele andere kwesties met betrekking tot vloeistoffen, de tak van de fysica die bekend staat als vloeistofmechanica -deals. De stroom wordt gedefinieerd als hoe vloeiend een deel van een kanaal doorloopt, het is al een pijpleiding, een pijpleiding, een rivier, een kanaal, een bloedbaan, enz., rekening houden met een tijdelijke eenheid.

Meestal wordt het volume dat een bepaald gebied in een eenheid van tijd wordt berekend, ook wel volumetrische stroom genoemd. De massa- of massastroom die een gebied dat op een specifiek tijdstip wordt bepaald, wordt ook gedefinieerd, hoewel het minder vaak wordt gebruikt dan de volumetrische stroom.

Hoe wordt de volumetrische stroom berekend?

De volumetrische stroom wordt weergegeven door de letter Q. Voor gevallen waarin de stroom loodrecht op het gedeelte van de bestuurder gaat, wordt deze bepaald met de volgende formule:

Q = a = v / t

In deze formule A is het de sectie van de bestuurder (het is de gemiddelde snelheid die de vloeistof heeft), V is het volume en de tijd. Omdat in het internationale systeem het gebied of deel van de bestuurder wordt gemeten in m² En de snelheid in m/s, de stroom wordt gemeten m³/S.

Kan u van dienst zijn: 21 belangrijke gebeurtenissen in de natuurkunde

Voor gevallen waarin de snelheid van vloeistofverplaatsing een hoek θ creëert met de richting loodrecht op de oppervlaktegedeelte A, is de uitdrukking om de stroom te bepalen als volgt:

Q = een cos θ

Dit is consistent met de vorige vergelijking, omdat wanneer de stroom loodrecht staat op gebied A, θ = 0 en daarom cos θ = 1.

De bovenstaande vergelijkingen zijn alleen waar als de vloeistofsnelheid uniform is en als het gedeelte van de sectie plat is. Anders wordt de volumetrische stroom berekend door de volgende integraal:

Q = ∫∫_S V D S

In deze integrale DS is het de oppervlaktevector, bepaald door de volgende uitdrukking:

Ds = n ds

Daar is n de normale eenheidsvector naar het oppervlak van het kanaal en ds een differentieel oppervlakte -element.

Continuïteitsvergelijking

Een kenmerk van niet -samendrukbare vloeistoffen is dat de massa van de vloeistof wordt bewaard door middel van twee secties. Dit is de reden waarom de continuïteitsvergelijking wordt vervuld, die de volgende relatie tot stand brengt:

ρ₁ NAAR₁ V₁ = ρ₂ NAAR₂ V₂

In deze vergelijking is ρ de dichtheid van de vloeistof.

Voor gevallen van regimes in permanente stroom, waarin de dichtheid constant is en daarom wordt vervuld dat ρ₁ = ρ₂, Het wordt gereduceerd tot de volgende uitdrukking:

NAAR₁ V₁ = A₂ V₂

Dit is gelijk aan te bevestigen dat de stroom behouden blijft en dus:

Q₁ = Q₂.

Uit de observatie van het bovenstaande volgt hieruit dat de vloeistoffen versnellen wanneer ze een smaller gedeelte van een kanaal bereiken, terwijl ze hun snelheid verminderen wanneer ze een breder gedeelte van een kanaal bereiken. Dit feit heeft interessante praktische toepassingen, omdat het mogelijk maakt om te spelen met de snelheid van verplaatsing van een vloeistof.

Kan u van dienst zijn: subatomaire deeltjes

Bernoulli -principe

Het Bernoulli -principe bepaalt dat voor een ideale vloeistof (dat wil zeggen een vloeistof die noch viscositeit of wrijving heeft) die in een circulatieregime door een gesloten kanaal beweegt, wordt vervuld dat zijn energie constant blijft tijdens zijn verplaatsing.

Uiteindelijk is het Bernoulli -principe niets anders dan de formulering van de energiebesparingswet voor de stroom van een vloeistof. Aldus kan de Bernoulli -vergelijking als volgt worden geformuleerd:

H +V² / 2g+p/ ρg = constant

In deze vergelijking is H de hoogte en G is de versnelling van de zwaartekracht.

In de Bernoulli -vergelijking wordt op elk gewenst moment rekening gehouden met de energie van een vloeistof, energie bestaande uit drie componenten.

• Een kinetische component die energie omvat, vanwege de snelheid waarmee de vloeistof beweegt.
• Een component gegenereerd door het zwaartekrachtpotentieel, als gevolg van de hoogte waarop de vloeistof zich bevindt.
• Een component van stroomergie, de energie die een vloeistof heeft als gevolg van de druk.

In dit geval wordt de Bernoulli -vergelijking als volgt uitgedrukt:

H ρ g +(v² ρ)/2 + p = constant

Logischerwijs wordt in het geval van een echte vloeistof de uitdrukking van de Bernoulli -vergelijking niet vervuld, omdat er bij de verplaatsing van de vloeistof wrijvingsverliezen zijn en het noodzakelijk is om een ​​complexere vergelijking te maken.

Wat de volumetrische stroom beïnvloedt?

De volumetrische stroom wordt beïnvloed als er een obstructie in het kanaal is.

Kan u van dienst zijn: Lichtbreking: elementen, wetten en experiment

Bovendien kan de volumetrische stroom ook veranderen door effect van temperatuur- en drukvariatietemperatuur en de druk waartoe deze is.

Eenvoudige methode voor het meten van volumetrische stroming

Een echt eenvoudige methode om de volumetrische stroom te meten, is om een ​​vloeistof binnen een meettank gedurende een bepaalde periode te laten stromen.

Deze methode is over het algemeen niet erg praktisch, maar de waarheid is dat het uiterst eenvoudig en zeer illustratief is om de betekenis en het belang van het kennen van de stroom van een vloeistof te begrijpen.

Op deze manier mag de vloeistof gedurende een periode van tijd in een meettank stromen, wordt het geaccumuleerde volume gemeten en wordt het resultaat verkregen tussen de verstreken tijd verdeeld.

Referenties

1. Stroming (vloeistof) (n.D.)).  In Wikipedia. Hersteld van ES.Wikipedia.borg.
2. Volumetrische stroomsnelheid (n.D.)).  In Wikipedia. Opgehaald van.Wikipedia.borg.
3. Engineers Edge, LLC. "Volumetrische debietvergelijking". Edge Engineers
4. Mott, Robert (1996). "1". Toegepaste vloeistofmechanica (4e editie). Mexico: Pearson Education.
5. Batchelor, g.K. (1967). Een inleiding tot vloeistofdynamiek. Cambridge University Press.
6. Landau, l.D.; Lifshitz, E.M. (1987). Vloeistofmechanica. Cursus theoretische fysica (2e ed.)). Pergamon Press.