Objemový průtok: 7 důležitých pojmů

• Objemový průtok
• Rovnice objemového průtoku
• Symbol objemového průtoku
• Jednotky objemového průtoku
• Objemový průtok k hmotnostnímu průtoku
• Objemový průtok k rychlosti
• Objemový průtok k molárnímu průtoku
• Nejčastější dotazy

Objemový průtok

Objemový průtok (objemový průtok, průtok kapaliny) je definován jako objem kapaliny procházející za jednotku času tělem tekoucím kapalinou, jako jsou potrubí, kanál, říční kanál atd.); V hydrometrii je uznáván jako výboj.

Obecně je objemový průtok označen symbolem Q nebo V. Jednotka SI je m³/ s. Kubické centimetry za minutu se také používají jako jednotka objemového průtoku v malém průtoku

Objemový průtok se také měří v ft³/ s nebo galon / min.

Objemový průtok není podobný jako objemový tok, což je pochopení podle Darcyho zákona a je znázorněno symbolem q, jednotkami m³/ (m²· S), tj. M · s^-1(rychlost). Při výpočtu spočítá integrace toku přes plochu objemový průtok.

Do té doby je to skalární veličina, protože jde pouze o časovou derivaci objemu. Variace objemových toků skrz oblast by byla pro situaci ustáleného stavu toku nulová.

Rovnice objemového průtoku

Objemový průtok vyjadřuje objem, který tyto molekuly v toku tekutiny zabírají v daném čase.

Q (V) = A v

Uvedená rovnice platí pouze pro ploché, rovné průřezy. Obecně se na zakřivené ploše ukázalo, že rovnice je povrchový integrál.

Q (V) = objemový průtok (vm³/ s), l / s, l / min (LPM)

A - Plocha průřezu potrubí nebo kanálu (m²)

v - Rychlost (m / s, m / min, fps, fpm atd.

Jelikož jsou plyny stlačitelné, objemové průtoky se mohou podstatně změnit, když jsou vystaveny tlaku nebo teplotní změny; proto je důležité navrhovat tepelná zařízení nebo procesy a chemické procesy.

Symbol objemového průtoku

Symbol objemového průtoku je uveden jako V nebo Q

Jednotky objemového průtoku

Jednotka objemového průtoku se udává jako (v m³/ s), l / s, l / min (LPM), cfm, gpm

Objemový průtok k hmotnostnímu průtoku

Variace mezi hmotnostním tokem a objemovým tokem souvisí s hustotou toho, co se pohybujete. Zaměřujeme se na to, na který se zaměříme, je dán zájmem problému. Například pokud vyvíjíme systém pro použití v nemocnici, může to být pohyb vody nebo krve. Vzhledem k tomu, že krev je hustší než voda, měl by stejný objemový tok za následek vyšší hmotnostní tok, pokud by tekutinou byla krev, než kdyby to byla voda. Naopak, pokud by tok vedl k tomu, že se v určitém čase pohnulo určité množství hmoty, pohnulo by se více vody než krve.

Objemový průtok k rychlosti

Pokud vidíme jednotku objemového toku, je to m³/ s a ​​jednotka rychlosti je m / s. Pokud tedy chceme převést objemový průtok na rychlost. Vydělíme objemový průtok rychlostí plochou průřezu, ze které tekutina proudí. Zde musíme vzít plochu průřezu potrubí, ze kterého proudí kapalina.

Stručně řečeno, pokud chceme zjistit rychlost z objemového toku, musíme rozdělit objemový tok o plochu průřezu potrubí nebo potrubí, ze kterých proudí.

Jednotka objemového průtoku m³/s

Jednotka plochy m²

Jednotka rychlosti =

Jednotka rychlosti = (m ^ 3 / s) / m ^ 2 = m / s

Objemový průtok k molárnímu průtoku

Víte, že molární průtok (n) je definován jako č. molů v roztoku / směsi, které projdou bodem měření za jednotku času

Zatímco objemový průtok (V) je objem kapaliny procházející měřicím bodem za jednotku času.

Oba jsou spojeny rovnicí

? (hustota tekutiny) = n/V

Nejčastější dotazy

Co se rozumí průtokem?

Nejprve potřebujeme vědět, že existují dva typy průtoks: hmotnost a objem.

Obě průtokové rychlosti se používají ke zjištění, kolik tekutiny projde úsekem potrubí za jednotku času. The hmotnostní průtok měří proudící hmotu a objemový průtok měří objem proudící tekutiny.

Pokud je kapalina v přírodě nestlačitelná, jako kapalná voda za normálních podmínek, jsou obě množství proporcionální a využívají hustotu kapaliny.

Tyto průtoky jsou užitečné v mnoha důležitá tekutina dynamické výpočty, takže mám radost z jedné z aplikací: rovnice kontinuity.

Rovnice kontinuity uvádí v potrubí s vodotěsnými stěnami, kde proudí nestlačitelná tekutina objemový průtok je konstantní ve všech úsecích potrubí.

Výpočet průtoku pomocí tlaku

V případech, jako jsou průtokové trysky, Venturiho trubice a clona, ​​závisí průtok na ΔP (P1-P2) podle rovnice:

Q = C._D π / 4 D2² [2 (P1-P2) / ρ (1 - d⁴)]^1/2

Kdekoli:

Q  -> průtok v m³/s

C_D -> koeficient vybíjení = A₂/A₁

P₁ a P₂ -> v N / m²

ρ -> hustota kapaliny v jednotce kg / m³

D2 -> Vnitřní průměr trysek (vm)

D1 -> Průměr vstupního a výstupního potrubí (vm)

ad = poměr průměrů D2 / D1

Mohu přidat dva různé objemové průtoky stejného plynu, které pocházejí ze dvou různých potrubí a byly měřeny za různých podmínek?

Pokud vezmeme v úvahu několik situací, odpověď zní ano. Podívejme se, jaké jsou tyto situace? Tlak v potrubí by měl být relativně minimální. V důsledku kolísání tlaku nedochází ke změně hustoty. Zařízení pro měření průtoku by mělo být instalováno daleko od odbočky potrubí, aby nedocházelo k rušení tlakem.

Kdy by došlo k maximálnímu objemovému průtoku čerpadlem? A proč?

Pokud vezmeme v úvahu odstředivé čerpadlo, je jeho objemový průtok přímo úměrný rychlosti oběžného kola a krychli o průměru oběžného kola. Takže pokud zvýšíme otáčky pro dané čerpadlo, získáme vysoký průtok. V opačném případě, pokud se soustředíme na průměr, můžeme nainstalovat velké čerpadlo, abychom získali vysoký průtok. Je také možné dosáhnout vysokého průtoku instalací několika čerpadel paralelně. Pamatujte, že každé čerpadlo musí na výtlaku vyvinout stejnou hlavu; jinak může dojít k zpětnému toku k jinému čerpadlu.

Všechna tato řešení jsou však založena na teoretických úvahách. Pokud to máte dělat ve skutečné rostlině, pak musíte vzít v úvahu mnoho omezení!

Měli byste například vzít v úvahu náklady na čerpadlo, spotřebu místa atd.

Jak převádíte molární průtok na objemový?

Oba jsou spojeny rovnicí

? (hustota tekutiny) = n/V

Čím to je, že objemový průtok na vstupu se nerovná průtoku na výstupu za podmínek ustáleného stavu?

Pokud je průtok nestlačitelný a nereaguje, je možné, že objemový průtok není stejný jako na vstupu a výstupu. Jiným případem může být splnění zákona zachování hmoty.

Existuje vztah mezi tlakem a objemovým průtokem ve vzduchu?

Pro tento vztah můžeme hledat „Hagen-Poiseuilleův vztah“, rychlost průtoku potrubí souvisí s velikostí potrubí, byly vysvětleny vlastnosti kapaliny a ΔP.

Je odvozen z Navier-Stokesových rovnic, takže jde o rovnováhu hybnosti.

∆P = 128μLQ / (πd ^ 4)

∆P je tlaková ztráta [Pa]

μ je viskozita kapaliny [Pa⋅s]

L se rovná délce potrubí [m]

Q bude objemový průtok v [m3 / s]

d je průměr potrubí [m]

Proč se výška čerpadla snižuje s objemovým průtokem?

Ve skutečnosti je snazší si je představit, když je přepnete. Jako hlava, která čerpadlo musí fungovat proti klesá, objem, který vypouští, se zvyšuje (u odstředivého čerpadla při dané rychlosti).

V podstatě čerpadlo dodává energii tekutině pevnou rychlostí (na chvíli ignoruje účinnost). Tato energie může být vyrobena jako potenciální energie (hlava) nebo kinetická energie (objemový průtok) nebo jakákoli kombinace až do celkového množství energie.

Je to podobné jako s tlačením těžké váhy na rampu. Čím strmější je rampa, tím menší váhu ji můžete tlačit.      

Jaký je rozdíl mezi objemovým tokem a rychlostí v toku porézního média?

Objemový tok je objem tekutiny protékající jednotkovým povrchem v jednotkovém čase, zatímco rychlost je vzdálenost uražená tekutinou ze dvou jednotkových časových bodů.

Jednotka objemového toku a rychlosti je stejná.

V případě porézního média bude objemový tok menší nebo roven (s menší pravděpodobností bude stejný) než rychlost proudění, v závislosti na pórovitosti média.

Zrychluje se vodopád ve svislé trubce v g? Chci vypočítat objemový průtok vody na dně 85 metrů vysoké svislé trubky?

Závisí to na součiniteli tření trubky. Faktor tření závisí na drsnosti trubky a Reynoldově čísle. Tření je odpor vůči proudu vody. To znamená, že tření snižuje zrychlení. Pokud vezmeme v úvahu, že tření je nulové, pak se zrychlení rovná g.

Po potrubí by byl vytvořen nepřetržitý tok vody. To by tedy nevadilo, protože průměrná rychlost by byla stejná jako v horní části potrubí nebo uprostřed.

Chcete-li vypočítat objemový průtok vody ve spodní části potrubí, musíte vypočítat rychlost a vynásobit průřezem potrubí.

pokud ignorujeme tření, průměrná rychlost dole je dána vztahem

v = √2gh

Ztráta energie je uvedena v náladovém diagramu.

Jak ventil ovlivňuje objemový průtok bez porušení zachování hmotnosti?

Jak víme, objemový průtok je násobením rychlosti a průřezové plochy, ze které proudí. V případě ventilu je ovlivněna plocha průřezu. Změna průřezové plochy mění rychlost proudící tekutiny, ale celkový objemový průtok zůstává stejný. Zachování principu hmotnosti je splněno. Podle Bernoulliho principu víme, že zmenšení kinetické energie plochy průřezu se převede na energii tlakovou.

nepřítele více článku klikněte zde

Dr. Deepakkumar Jani

Jsem Deepak Kumar Jani a studuji doktorát v oboru mechanické a obnovitelné energie. Mám pět let pedagogické a dvouletou výzkumnou praxi. Zajímám se o tepelnou techniku, automobilovou techniku, Strojní měření, Inženýrské kreslení, Mechaniku tekutin atd. Přihlásil jsem patent na „Hybridizace zelené energie pro výrobu elektřiny“. Publikoval jsem 17 výzkumných prací a dvě knihy.
Jsem rád, že jsem součástí Lambdageeks a rád bych čtenářům představil některé své odborné znalosti zjednodušujícím způsobem.
Kromě akademiků a výzkumů mám rád putování přírodou, zachycování přírody a vytváření povědomí o přírodě mezi lidmi.
Podívejte se také na můj kanál You-tube ohledně „Pozvání z přírody“