كيفية حساب سرعة الهواء

عندما تشعر بالنسيم البارد على وجهك في يوم صيفي حار حار ، في خضم راحتك ، قد يخطر ببالك أن تتساءل عن مدى سرعة تحرك الهواء ، أي ما هي سرعة الرياح. بعد كل شيء ، هكذا نصف سرعة الهواء في المصطلحات اليومية. ولكن ماذا لو كنت تريد معرفةكميةمن الهواء ، كيان لا يمكنك رؤيته بالطبع ، يتحرك عبر حدود معينة (ربما غير مرئية أيضًا) في وقت معين؟

سرعة الهواء بهذا المعنى هي في الحقيقة تدفق الهواء. فكر في الفرق بين ملاحظة مدى سرعة تحرك شيء ما في النهر مع التيار ("سرعة" الماء بالمعنى الطبيعي) و قياس عدد جالونات مياه النهر التي تتحرك بعد النقطة التي تقف عندها كل ثانية ("سرعة الماء" أو "سرعة التدفق" أو "التدفق" معدل").

الهواء سائل مثله مثل الماء. هذا يعني أنه يتشوه جسديًا باستمرار بطريقة لا تتأثر فيها المواد الصلبة بضغوط القص للتطبيق ، وهي الضغوط التي تميل إلى فصل الأشياء التي تعمل عليها عن طريق جعل الجزيئات تنزلق في الواقع على طول حدود.

الهواء على السطح إذا كانت الأرض تتكون في الغالب من غاز النيتروجين (يتكون أكثر من ثلاثة أرباع الغلاف الجوي من هذا عنصر) وغاز الأكسجين (حوالي 20 في المائة) ، مع كميات أقل من ثاني أكسيد الكربون والميثان وبخار الماء وغيرها من الآثار عناصر.

قد يكون حساب معدل التدفق (السرعة) للهواء المتحرك بشكل طبيعي قليل الأهمية مقارنة بسرعة الرياح البسيطة. ولكن عندما يتعلق الأمر بالآلات التي يصنعها الإنسان مثل أجهزة التنفس الصناعي ، فمن الأهمية بمكان معرفة مقدار الهواء الذي يتم نقله بنشاط من قطاع إلى آخر لكل وحدة زمنية.

أجهزة التهوية مطلوبة في مجموعة من الإعدادات المهنية والصناعية ، كما هو الحال في المصانع حيث تكون المواد الكيميائية اللازمة لإنتاج المنتج النهائي سامة للأنظمة البشرية ، ولا سيما الجهاز التنفسي النظام.

يتم تمثيل كمية الهواء المنقولة لكل وحدة زمنية بالمعادلة:

أينسهي سرعة الهواء أو معدل تدفقه ،أهي منطقة المقطع العرضي التي يتدفق عبرها الهواء قيد الدراسة ، والخامسهي السرعة الخطية للهواء ، أي متوسط ​​السرعة التي يتحرك بها جزيء هواء معين في التيار.

إذا كان الهيكل الذي يتدفق من خلاله الهواء عبارة عن أنبوب أسطواني ، على سبيل المثال ، فإن المنطقة التي يتحرك عبرها الهواء تكون دائرية ويتم تحديدها بواسطة صيغة مساحة الدائرة:

أينصهو نصف قطر الاسطوانة.

إذا كنت بحاجة إلى ذلك ، يمكنك حساب السرعة من الضغط في هذه المسائل إذا أعطيت معلومات كافية. فروق الضغط بين المواقع هي إحدى الوسائل التي يُجبر بها الهواء على التحرك من مكان إلى آخر ، وكلما زاد الضغط ، زاد معدل تدفق الهواء.

الضغط له وحدات قوة لكل وحدة مساحة ، ولكن يمكن أيضًا التعبير عنه للسوائل ككثافة مضروبة في الجاذبية في الارتفاع (ρgh) لكل وحدة مساحة ، لأن الوحدات تخرج بنفس الطريقة.

تصنف سرعات الهواء الخطية إلى متوسط ​​منخفض (أقل من 100 قدم في الدقيقة) (بين 100 و 750) وسرعة هواء عالية (أكبر من 750). أداة تسمى أريشة مقياس شدة الريحمفيد لسرعات الهواء المتوسطة والعالية ، بينما أمقياس شدة السلك الساخنمفيد لكامل نطاق السرعات ، ولكنه يكلف الكثير ويصعب الحفاظ عليه.

أأنبوب الدخانهو رخيص وسهل الاستخدام ، ولكن كما قد يتبادر إلى ذهنك ، فهو ليس دقيقًا للغاية ويستخدم في المقام الأول لجمع البيانات العامة لحركات الهواء المحلية.