Kalkulator szybkości przepływu
Obliczyć objętościowe natężenie przepływu płynu przez rurę lub kanał.
Wprowadź swoje wartości
Spis treści
Kompleksowy przewodnik po przepływie
Zrozumienie objętości Szybkość przepływu
Przepływ objętości jest podstawową koncepcją dynamiki płynów, która mierzy objętość płynu przechodzącego przez daną powierzchnię na jednostkę czasu. Jest to jeden z najbardziej krytycznych parametrów w inżynierii, wpływających na wszystko, od krajowych instalacji hydraulicznych do procesów przemysłowych i wyrobów medycznych.
Objętość przepływu oznacza, ile objętości płynu porusza się przez określony punkt w systemie w czasie, niezależnie od gęstości lub masy płynu.
Zasady stopy przepływu
Dwie podstawowe zasady regulują zachowanie przepływu w układach płynnych:
- Ochrona masy:W układzie przepływu ciągłego bez przecieków lub dodatków, masowe natężenie przepływu pozostaje stałe w całym układzie.
- Równanie ciągłości:W przypadku płynów niekompresujących, natężenie przepływu objętościowego pozostaje stałe przez różne odcinki rury (Q = A = A = A = A = A = A = A = A).
Szybkość przepływu w stosunku do prędkości
Chociaż związane, natężenie przepływu i prędkość są różne pojęcia:
- Szybkość przepływu (Q):Objętość płynu przechodzącego przez obszar na jednostkę czasu (m ³ / s)
- Prędkość (v):Prędkość i kierunek ruchu cieczy w określonym punkcie (m / s)
Mała rura może mieć wysoką prędkość, ale niskie natężenie przepływu, podczas gdy duża rura może mieć mniejszą prędkość, ale wyższe natężenie przepływu.
Rodzaje przepływu
Laminar Flow
- Numer Reynoldsa< 2000
- Gładkie, uporządkowane ruchy płynów
- Warstwy płynów ślizgają się równolegle
- Często w powolnych przepływach lub bardzo lepkich płynach
- Profil prędkości parabolicznej
Przepływ turbulentu
- Liczba Reynoldsa > 4000
- Chaotyczne, nieregularne ruchy płynów
- Znaczące poprzeczne mieszanie między warstwami cieczy
- Często w szybkich przepływach lub płynach o niskiej lepkości
- Profil prędkości fali
Numer Reynoldsa
Liczba Reynoldsa (Re) jest parametrem bezwymiarowym, który pomaga przewidzieć, czy przepływ będzie laminarny czy turbulencyjny:
gdzie:
- -------------------------------------------------- = gęstość cieczy (kg / m ³)
- v = prędkość cieczy (m / s)
- D = charakterystyczny wymiar liniowy (m)
- μ = lepkość dynamiczna (Pa · s)
- ν = lepkość kinematyczna (m ² / s)
Zastosowanie pomiaru szybkości przepływu
Przemysłowy
- Kontrola procesu
- Dystrybucja wody
- Produkcja chemiczna
- Produkcja ropy naftowej i gazu
- Przetwarzanie żywności i napojów
Medyczne
- IV dostawa płynów
- Pomiar przepływu krwi
- Monitorowanie układu oddechowego
- Urządzenia do dializy
- Systemy dostarczania leków
Środowisko
- Monitorowanie zrzutów rzecznych
- Oczyszczanie ścieków
- Systemy nawadniania
- Prognozowanie pogody
- Badania hydrologiczne
Technologie pomiaru przepływu
| Rodzaj | Zasada | Korzyści | Ograniczenia |
|---|---|---|---|
| Ciśnienie różnicowe | Środki obniżenia ciśnienia w całym ograniczaniu | Proste, dobrze rozumiane, bez części ruchomych | Utrata ciśnienia, zakres granic zależności pierwiastka kwadratowego |
| Pozytywne przesunięcie | Uchwyty stałych objętości cieczy | Wysoka dokładność, działa z lepkimi płynami | Części ruchome, spadek ciśnienia, zużycie w czasie |
| Prędkość | Mierzy prędkość płynu do określenia przepływu | Odpowiedź liniowa, dobra odporność | Może wymagać szczególnych warunków montażu |
| Elektromagnetyczne | W oparciu o prawo Faradaya do indukcji | Brak części ruchomych, brak przeszkód, dwukierunkowy | Tylko z płynami przewodzącymi |
| USG | Wykorzystuje fale dźwiękowe do pomiaru przepływu | Nieinwazyjne, bez spadku ciśnienia | Wrażliwy profil przepływu, pęcherzyki, cząstki |
Czynniki wpływające na szybkość przepływu
- Różnica ciśnienia:Wyższe różnice ciśnienia generalnie wytwarzają większe natężenia przepływu
- Średnica rury:Szybkość przepływu jest proporcjonalna do obszaru przekroju poprzecznego (Q XiA)
- Lepkość płynów:Bardziej lepkie płyny płyną wolniej w tych samych warunkach
- Długość rury:Dłuższe rury tworzą więcej odporności tarcia, zmniejszając natężenie przepływu
- Gęstość rur:Surowe powierzchnie wewnętrzne zwiększają tarcie, zmniejszając natężenie przepływu
- Bendy i wyposażenie:Każdy dodatkowy składnik wprowadza straty lokalne
- Temperatura:Wpływa lepkość i gęstość płynu, zmienia zachowanie przepływu
Zaawansowane koncepcje przepływu
Zasada Bernoulli 'ego
{% trans "In a fluid flow, an increase in velocity occurs simultaneously with a decrease in pressure or potential energy. This principle explains why fluid velocity increases as it flows through a constriction." %}
Prawo Poiseuille 'a
{% trans "For laminar flow, the flow rate is proportional to the pressure gradient and the fourth power of the pipe radius: Q = (πΔPr⁴)/(8μL) This shows why small changes in pipe diameter have dramatic effects on flow rate." %}
Zrozumienie zasad natężenia przepływu jest niezbędne do opracowania efektywnych systemów płynów. Właściwe zarządzanie przepływem może prowadzić do znacznych oszczędności energii, zmniejszenia kosztów utrzymania oraz poprawy niezawodności systemu.
Wzór wskaźnika przepływu
Objętość przepływu jest objętością płynu, która przechodzi przez daną powierzchnię na jednostkę czasu.
gdzie:
- Q = Przepływ objętości (m ³ / s)
- A = obszar przekroju poprzecznego (m ²)
- v = Prędkość (m / s)
Jak obliczyć
Aby obliczyć natężenie przepływu, należy wykonać następujące czynności:
-
1Zmierzyć lub obliczyć obszar przekroju poprzecznego rury lub kanału
-
2Zmierzyć prędkość płynu
-
3Mnożyć obszar przez prędkość, aby uzyskać natężenie przepływu
Jednostki i konwersje
Wspólne jednostki dla natężenia przepływu obejmują:
- m ³ / s (metry sześcienne na sekundę)
- L / s (litry na sekundę)
- m ³ / h (metry sześcienne na godzinę)
- L / min (litry na minutę)
- 1 m³/s = 1000 L/s
- 1 m³/s = 3600 m³/h
- 1 l / s = 60 l / min
Przykłady praktyczne
Przykład 1Rura wodna
Obliczyć natężenie przepływu wody przez rurę o średnicy 10 cm i prędkości 2 m / s.
A = π × (0.1/2)² = 0.00785 m²
Q = A × v = 0.00785 × 2 = 0.0157 m³/s
Przykład 2Kanał Rzeczny
Kanał rzeczny ma powierzchnię przekroju 50 m ² i prędkość przepływu 0,5 m / s. Oblicz przepływ.
Q = A × v = 50 × 0.5 = 25 m³/s