Volumetrični tok

Pojasnjujemo, kaj je volumetrični tok, kako ga izračunati in dejavnike, ki vplivajo

Volumetrični tok je odvisen od območja preseka A in hitrosti tekočine V. Vir: Mikerun, CC BY-SA 4.0, prek Wikimedia Commons

Kaj je volumetrični tok?

On Volumetrični tok Omogoča določitev volumna tekočine, ki prečka del kanala, in ponuja hitrost, s katerim se tekočina premika po isti. Zato je njegov ukrep še posebej zanimiv na tako raznolikih področjih, kot so industrija, medicina, gradnja in raziskave, med drugim.

Vendar merjenje hitrosti tekočine (bodisi tekočine, plina ali mešanice obeh) ni tako preprosto, kot je lahko hitrost premika trdnega telesa. Zato se zgodi, da je treba vedeti hitrost tekočine.

Iz tega in mnogih drugih vprašanj, povezanih s tekočino, je veja fizike, znana kot Mehanika tekočine. Pretok je opredeljen kot to, kako tekoč poteka odsek kanala, je že cevovod, cevovod, reka, kanal, krvni obtok itd., ob upoštevanju začasne enote.

Običajno se izračuna prostornina, ki jo določeno območje v enoti časa imenuje tudi volumetrični tok. Določen je tudi masa ali masni pretok, ki prečka območje, določeno v določenem času, čeprav se uporablja manj pogosto kot volumetrični tok.

Kako se izračuna volumetrični tok?

Volumetrični tok je predstavljen s črka Q. Za primere, v katerih se tok premika pravokotno na voznikov odsek, se določi z naslednjo formulo:

Q = a = v / t

V tej formuli A je voznikov odsek (to je povprečna hitrost, ki jo ima tekočina), V je glasnost in T čas. Ker se v mednarodnem sistemu območje ali odsek voznika meri v m² In hitrost v m/s, tok se meri m³/s.

Vam lahko služi: 21 pomembnih dogodkov fizike

Za primere, v katerih hitrost premika tekočine ustvari kot θ s smerjo, pravokotno na površinski odsek A, je izraz za določitev toka naslednji:

Q = a cos θ

To je skladno s prejšnjo enačbo, saj kadar je tok pravokoten na območje A, θ = 0 in zato cos θ = 1.

Zgornje enačbe so resnične le, če je hitrost tekočine enakomerna in če je del odseka ravna. V nasprotnem primeru se volumetrični tok izračuna z naslednjim integralom:

Q = ∫∫_s v d s

V tem integralu DS je površinski vektor, določen z naslednjim izrazom:

Ds = n ds

Tam je N običajni enotni vektor na površino kanala in DS diferencialni površinski element.

Enačba kontinuitete

Značilnosti za nestisljive tekočine je, da se masa tekočine ohrani s pomočjo dveh odsekov. Zato je izpolnjena enačba kontinuitete, ki vzpostavlja naslednje razmerje:

ρ₁ Do₁ V₁ = ρ₂ Do₂ V₂

V tej enačbi je ρ gostota tekočine.

Za primere režimov v trajnem toku, v katerih je gostota konstantna, in zato je izpolnjeno, da ρ₁ = ρ₂, Zmanjša se na naslednji izraz:

Do₁ V₁ = A₂ V₂

To je enakovredno pritrditvi, da je tok ohranjen in torej:

Q₁ = Q₂.

Iz opazovanja zgoraj navedenega izhaja, da se tekočine pospešijo, ko dosežejo ožji odsek kanala, medtem ko zmanjšajo svojo hitrost, ko dosežejo širši del kanala. To dejstvo ima zanimive praktične aplikacije, saj omogoča igranje s hitrostjo premika tekočine.

Vam lahko služi: subatomski delci

Načelo Bernoulli

Načelo Bernoulli določa, da se za idealno tekočino (to je tekočina, ki nima niti viskoznosti ali trenja), ki se v zaprtem kanalu premika v režimu obtoka.

Konec koncev načelo Bernoulli ni nič drugega kot formulacija zakona o ohranjanju energije za pretok tekočine. Tako lahko Bernoullijevo enačbo oblikujemo na naslednji način:

H +v² / 2g+p/ ρg = konstanta

V tej enačbi je H višina in g je pospešek gravitacije.

V Bernoullijevi enačbi se kadar koli upošteva energija tekočine, energija, sestavljena iz treh komponent.

• Kinetična komponenta, ki vključuje energijo, zaradi hitrosti, s katero se premika tekočina.
• Komponenta, ki jo ustvari gravitacijski potencial, kot posledica višine, na kateri se nahaja tekočina.
• Sestavni del energije pretoka, ki je energija, ki jo ima tekočina zaradi tlaka.

V tem primeru je Bernoullijeva enačba izražena na naslednji način:

H ρ g +(v² ρ)/2 + p = konstanta

Logično je, da v resnični tekočini izraz Bernoullijeve enačbe ni izpolnjen, saj pri premiku tekočine obstajajo izgube trenja in se je treba zateči bolj zapleteno enačbo.

Kaj vpliva na volumetrični tok?

Volumetrični tok bo vplival, če bo v kanalu ovira.

Vam lahko služi: Light Refrection: Elementi, zakoni in eksperimentiranje

Poleg tega se volumetrični tok lahko spremeni tudi z učinkom temperature in temperature tlaka ter tlaka, na katerega je.

Preprost način merjenja volumetričnega toka

Resnično preprosta metoda za merjenje volumetričnega toka je, da se za določeno obdobje pretaka tekočina v merilni rezervoar.

Ta metoda na splošno ni zelo praktična, toda resnica je, da je izjemno preprosto in zelo ilustrativno razumeti pomen in pomen poznavanja toka tekočine.

Na ta način se lahko tekočina za nekaj časa priteče v merilni rezervoar, izmeri se nakopičeni volumen in rezultat, dobljen med pretečenim časom.

Reference

1. Tok (tekočina) (n.d.).  V Wikipediji. Okreval od Es.Wikipedija.org.
2. Volumetrični pretok (n.d.).  V Wikipediji. Pridobljeno iz.Wikipedija.org.
3. Engineers Edge, LLC. "Enačba volumetričnega pretoka tekočine". Edge Engineers
4. Mott, Robert (1996). "1". Uporabna mehanika tekočine (4. izdaja). Mehika: Pearson Education.
5. Batchelor, g.K. (1967). Uvod v dinamiko tekočine. Cambridge University Press.
6. Landau, l.D.; Lifshitz, npr.M. (1987). Mehanika tekočine. Tečaj teoretične fizike (2. izd.). Pergamon Press.