Vsebina
Prostorninski pretok je izraz v fiziki, ki opisuje, koliko snovi - v smislu fizičnih dimenzij in ne mase - se giblje skozi prostor na enoto časa. Na primer, ko uporabljate kuhinjsko pipo, določena količina vode (ki jo lahko izmerite v unci tekočine, litrov ali česa drugega) izpusti iz odprtine pipe v določenem času (običajno v sekundah ali minutah). Ta količina se šteje za količinsko pretok.
Izraz "volumski pretok" skoraj vedno velja za tekočine in pline; trdne snovi ne "tečejo", čeprav se tudi te lahko gibljejo enakomerno skozi prostor.
Enačba količinskega pretoka
Osnovna enačba za tovrstne probleme je
V = AV
kje V volumski pretok, A je površina prečnega prereza, ki jo zaseda tekoči material, in V je povprečna hitrost pretoka. V velja za povprečje, ker se ne giblje vsak del tekoče tekočine z isto hitrostjo. Na primer, ko opazujete, kako se reke v določenem številu galonov na sekundo neprestano spuščajo navzdol, opazite, da imajo na površju počasnejši tokovi in hitrejše tam.
Presek je pogosto krog v težavah s količino pretoka, ker te težave pogosto zadevajo krožne cevi. V teh primerih najdete območje A tako da odštejemo polmer cevi (ki je polovica premera) in rezultat pomnožimo s konstanto pi (π), ki ima vrednost približno 3,14159.
Običajne enote pretoka SI (od Francoza za "mednarodni sistem", ki ustreza "metrični") so litri na sekundo (L / s) ali mililitri na minuto (ml / min). Ker so ZDA že dolgo uporabljale cesarske (angleške) enote, je še vedno pogosteje videti hitrost pretoka, izraženo v galonih / dan, galonih / min (gpm) ali kubičnih nogah na sekundo (cfs). Če želite najti količinske pretoke v enotah, ki se v ta namen običajno ne uporabljajo, lahko uporabite spletni kalkulator pretoka, kot je tisti v Virih.
Masni pretok
Včasih boste želeli vedeti ne le količino tekočine, ki se giblje na enoto časa, temveč količino mase, ki jo ta predstavlja. To je očitno ključnega pomena pri tehniki, ko je treba vedeti, koliko teže lahko določena cev ali drug vod ali rezervoar tekočine drži.
Formulo masnega pretoka lahko dobimo iz formule volumskega pretoka tako, da celotno enačbo pomnožimo z gostoto tekočine, ρ. To izhaja iz dejstva, da je gostota masa, deljena s prostornino, kar pomeni tudi, da je masa enaka gostoti krat volumni. Enačba pretočnega volumna že ima enote prostornine na enoto časa, zato da dobite maso na enoto časa, morate preprosto pomnožiti z gostoto.
Enačba masnega pretoka je torej
ṁ = ρAV
ṁali "m-pika" je običajni simbol za masni pretok.
Težave s količino pretoka
Recimo, da so vam dali cev s polmerom 0,1 m (10 cm, približno 4 palce) in rekli so vam, da morate s to cevjo porabiti celoten rezervoar za vodo v manj kot eni uri. Rezervoar je cilinder z višino (h) 3 metre in premer 5 metrov. Kako hitro se bo moral vodni tok premikati skozi cev, v m3/ s, da bi to opravili? Formula prostornine jeklenke je π_r_2h.
Enačba obresti je V = AVin spremenljivka, ki jo rešujete, je V.
Najprej izračunajte količino vode v rezervoarju, pri čemer ne pozabite, da je polmer pol premera:
π × (2,5 m)2 × 3 m = 58,9 m3
Nato določite število sekund v uri:
60 s / min × 60 min / h = 3600 s
Določite potrebno količinsko pretočno količino:
V = 58,9 m3/ 3600 s = 0,01636 m3/ s
Zdaj določite območje A odtočne cevi:
π × (0.1)2 = 0,0314 m2
Tako iz enačbe za volumenski pretok, ki ga imate
V = V/A
= 0,01636 m3/ s ÷ 0,0314 m2
= 0,52 m / s = 52 cm / s
Vodo je treba skozi cev izlivati s hitro, a verodostojno hitrostjo približno pol metra ali nekaj več kot 1,5 čevljev na sekundo, da se pravilno izprazni rezervoar.