Hmotnostní průtok k rychlosti: Jak najít, příklady problémů

V tomto článku budeme diskutovat o vztahu mezi hmotnostním průtokem a rychlostí.

Koncepce měření průtoku (hmotnostního průtoku a objemového průtoku) v průmyslu je velmi zásadní pro přesný a nákladově efektivní provoz procesu. Rychlost udává, jak rychle se tekutina pohybuje na vzdálenost za jednotku času.

Kdykoli počítáme průtok tekutiny protékající potrubím, do obrázku přicházejí určité pojmy jako hmotnostní průtok, objemový průtok, molární průtok, rychlost, hustota, objem, teplota, tlak atd.

Průtoky a všechny výše uvedené fyzikální vlastnosti spolu souvisí a můžeme určit jednu veličinu od druhé pomocí různých vzorců s nimi spojených.

Velocity=Ujetá vzdálenost/čas

Objemový průtok Rychlost, Q= plocha x rychlost

Hmotnostní průtok, ṁ=hustota x plocha x rychlost

Hmotnostní průtok

Hmotnostní průtok je měření hmotnosti tekutiny procházející průchodem za jednotku času.

Hmotnostní průtok lze vyjádřit jako,

ṁ=hmotnost/čas=m/t

Jednotkou SI hmotnostního průtoku je Kg/sa označuje se ṁ.

Přesné měření Hmotnostní průtok je v průmyslu nezbytné k hladkému řízení různých operací. Účinnost zařízení a kvalita produktu také závisí na hmotnostním průtoku tekutiny.

Hmota se nevytváří ani neničí a hmotnostní průtok není ovlivněn změnou teploty a tlaku během procesu, takže v případě přesného měření je vždy vhodné měření hmotnostního průtoku.

Vztah mezi hmotnostním průtokem a rychlostí

Měření průtoku různých kapalin je důležitým aspektem potrubního průmyslu.

Rychlost je měření rychlosti pohybu tekutiny za jednotku času. Hmotnostní průtok je spojen s množstvím tekutiny procházející průchodem za jednotku času.

Hmotnostní průtok lze vyjádřit jako ṁ=hmotnost/čas=m/t Eq1

A Objem Průtok lze vyjádřit jako Q= objem/čas= V/t Eq2

                                          Z rovnice (1), ṁ=hmotnost/objem . objem/čas Eq3

                                            Nyní hmotnost/objem = hustota kapaliny ρ

                                            A objem/čas = objemový průtok = Q

                                             Z rovnice(3) , ṁ= ρ.Q Rovnice4

Výše uvedená rovnice souvisí s hmotnostním průtokem a Objemový průtok Rychlost tekutiny. Pokud známe hustotu kapaliny a průtoku potrubím, můžeme určit množství tekutiny procházející potrubím v Kg/s, tj. hmotnostní průtok tekutiny.

  z Rovnice kontinuity použitelné pro nestlačitelnou tekutinu můžeme napsat,

  Zde A je plocha průřezu průchodu a bar(v) je průměrná rychlost tekutiny.

 Takže rovnice (4) se stane, 

Z rovnice (5) je zřejmé, že hmotnostní průtok kapaliny je přímo úměrný hustotě kapaliny, rychlosti kapaliny a ploše průřezu.

Jak vypočítat hmotnostní průtok z rychlosti?

Průtok, rychlost, tlak, hustota, všechny tyto pojmy jsou ve vzájemném vztahu.

Pokud známe rychlost (v) toku potrubím o průřezu (A), můžeme vypočítat objemový průtok tekutiny pomocí následujícího vzorce,

Kde Q = Objemový průtok

A= Plocha průřezu trubky

= Průměrná rychlost tekutiny

Nyní je hmotnostní průtoková rychlost hustota ρ vynásobená objemovou průtokovou rychlostí

ṁ=ρ. Q nebo,

Podle zákona o zachování hmotyv případě nestlačitelné tekutiny procházející kanálem s nestejnoměrnou plochou průřezu si hmotnostní průtok udržuje konstantní hodnotu.

Na výše uvedeném obrázku můžeme pozorovat potrubí s různou plochou průřezu A1 a A2 (kde A1>A2), kterým protéká voda (v přírodě nestlačitelná).

I když průměr potrubí není stejný, v důsledku kontinuity prochází body 1 a 2 stejné množství vody. Rychlost tekutiny je v širší oblasti průchodu nižší než rychlost v úzké oblasti, aby se udržela průtoková konstanta. 

V bodě 1 a 2

Q_{1}=Q_{2} nebo

Toto je známá rovnice kontinuity použitelná pro nestlačitelné kapaliny.

Rozdíl mezi hmotnostním průtokem a rychlostí

Rozdíl mezi hmotnostním průtokem a rychlostí je následující:

Problémy související s hmotnostním průtokem

 1 problém: Kapalina o hustotě 650 kg/m³ protéká potrubím o vnitřním průřezu 25 cm² s rychlostí 30 m/s. Najděte hmotnostní průtok tekutiny.

Řešení: Zde, hustota, ρ=650 kg/m³

Plocha průřezu, A=25 cm²= 0.25 m²

Rychlost, v=30 m/s

Vzorec pro výpočet hmotnostního průtoku ṁ= ρVA

\dot{m}= 650×30×0.25m = 8400 kg/s

Projekt hmotnostní průtok m pro výše uvedené údaje je 4875 kg/s

problém 2: The hmotnostní průtok kapaliny proudící kruhovým potrubím je 3600 kg/s, rychlost proudění je 25 m/s a plocha průřezu potrubí je 10 cm². Vypočítejte hustotu kapaliny uvnitř potrubí.

Řešení:

Z uvedených údajů,

\dot{m}= 3600 kg/s,

Rychlost,v = 25 m/sa

Plocha průřezu,A = 10 cm² = 0.10 m²

Pro určení hustoty kapaliny z výše uvedených hodnot můžeme použít vzorec,

Hustota ρ= m/vA

ρ = 3600 / ( 25 * 0.10 ) = 3600 / 2.5

ρ = 1440 kg/m³

Hustota kapaliny ρ kapaliny procházející potrubím je 1440 kg/m³

Často kladené dotazy (FAQ)

Q1: Napište rozdíly mezi Hmotnostní průtok a objemový průtok.

Odpověď: Rozdíly mezi Hmotnostní průtok a objem Průtok je uveden níže:

Chcete-li se dozvědět více o hmotnostním průtoku (Klikněte zde)

Sangeeta Das

Jsem Sangeeta Das. Absolvoval jsem magisterské studium ve strojírenství se specializací na spalovací motory a automobily. Mám asi deset let zkušeností z průmyslu a akademické sféry. Mezi mé oblasti zájmu patří spalovací motory, aerodynamika a mechanika tekutin. Můžete mě kontaktovat na