Kako izračunati hitrost pretoka

Vsebina

• Izračun pretoka skozi odprtino
• Uporaba formule pretoka
• Izračun pretoka s tlakom

Iskanje pretoka vode iz iztoka, na primer vrtne vrvice ali kopalniške pipe, je preprosta vaja, ki ne zahteva nič drugega kot vedro in časovnik. Izračun pretoka v odprtem koritu, kot je žleb ali struga, je nekoliko bolj zapleten, izračun pretoka tekočine v zaprti cevi pa je še bolj zapleten.

Formula pretoka na splošno je V = A × v, kje V je pretok, A je območje prečnega prereza na točki na poti toka in v je hitrost tekočine v tej točki. V nekaterih situacijah, kot je na primer voda, ki teče v strugi, izračuna A je težko, in najboljše, kar lahko storite, je približek. Pri drugih, kot je na primer tekočina, ki teče v zaprti cevi, je težko izmeriti v, vendar tega ne smeš. Če lahko merite tlak tekočine, lahko uporabite zakon Poiseuilles.

Izračun pretoka skozi odprtino

Če morate vedeti hitrost pretoka skozi odprtino, kot je navojnik ali kapiteljski oddajnik, morate samo dovoliti, da se v posodi nabere določen volumen in izmerite, koliko časa traja, da se nabere. Na primer, lahko izmerite pretok iz vrta, tako da lahko vodo napolnite 5-litrsko vedro in zabeležite čas. 5 razdelite na čas, ki je potreben, da dobite število galonov na enoto časa. Če merite čas v minutah, boste rezultat dobili v galonih na minuto.

Za merjenje pretoka iz majhne odprtine, kot je na primer kapljalec, boste potrebovali veliko manjši vsebnik, kot je na primer škatlasta posoda, in daljšo enoto časa, vendar je načelo enako. Kapni izpustniki so navadno ocenjeni na število litrov na uro, ki jih oddajajo. Emiter, ki odda 1 galon na uro, napolni kozarec v 15 minutah.

Uporaba formule pretoka

Če lahko vidite, kako tekočina teče, lahko izmerite njeno hitrost, kar pomeni, da potrebujete samo območje, skozi katerega tekočina teče, da izračunamo pretok po formuli V = A × v.

Če tekočina teče skozi odprtino ali prozorno cev, je eden od načinov za merjenje hitrosti vnos barvila kot označevalca in čas, kako barvilo traja, da preideta dve točki. Po merjenju polmera cevi ali odprtine lahko površino izračunate s π_r_², nato uporabite v × A za izračun pretoka.

Za pretok naravnih danosti, kot je struga, morate približati območje. Predpostavimo, da je najglobji del reke polmer polcilindričnega korita. Izračunajte površino preseka s pomočjo π_r_², nato vzemite polovico tega in ga uporabite za A v enačbi V = v × A da bi dobili približno pretok.

Izračun pretoka s tlakom

Ko tekočina teče skozi zaprto cev, je ne morete videti, zato ne morete meriti njene hitrosti. Če pa lahko izmerite pritisk tekočine - kar je običajno enostavno s pomočjo merilnika tlaka -, lahko za izračun pretoka uporabite zakon Poiseuilles. Po zakonu Poiseuilles pretok V se spreminja neposredno s tlačno razliko Δ_p_ med koncema cevi in ​​četrto močjo polmera cevi r⁴, in se spreminja obratno glede na dolžino cevi L. Enačba je:

Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}

kje µ je viskoznost tekočine.

Zakon o Poiseuilles predvideva laminarni (ne-turbulenten) pretok, kar je varna predpostavka pri nizkih tlakih in majhnih premerih cevi.