مشكلة شائعة في الأنابيب هي التآكل. بمرور الوقت ، يمكن أن يؤدي التآكل في الأنبوب إلى إحداث ثقب يتسبب في حدوث تسرب. قد يكون حساب تدفق السوائل عبر الثقب صعبًا ، نظرًا لوجود العديد من المتغيرات مثل تدفق السوائل السرعة والضغط في الأنبوب وكثافة السائل ، على سبيل المثال لا الحصر ، ولكن لا تحصل محبط. يمكنك العثور على الإجابة التي تحتاجها باتباع سلسلة بسيطة من الخطوات.
الخطوة 1: اجمع قياسات الأنبوب
الحصول على القياسات: قطر الثقب في الأنبوب (د) وارتفاع (ح) سطح السائل فوق الحفرة. تأكد من أن جميع القياسات في نفس الوحدة القياسية. على سبيل المثال ، 1 بوصة = 0.0254 مترًا ، لذا إذا كنت تستخدم البوصة ، فحول قياساتك إلى وحدات مترية.
الخطوة 2: تحديد منطقة المقطع العرضي
احسب مساحة المقطع العرضي للفتحة (أ). اقسم قطر الفتحة إلى نصفين للحصول على نصف القطر. استخدم الصيغة:
أ = \ pi r ^ 2
ستكون النتيجة بوحدات الطول المربع.
الخطوة 3: أوجد سرعة الموائع
استخدم معادلة برنولي لإيجاد سرعة السائل (v) إذا لم يتم توفيرها بالفعل. إذا كان ضغط السائل في الأنبوب ثابتًا (أي إذا كان التدفق ثابتًا) ، فإن السائل يخرج من خلال الفتحة الموجودة في الأنبوب بسرعة:
v = \ sqrt {2gh}
حيث g هو تسارع الجاذبية ، 9.8 م / ث2.
الخطوة 4: البحث عن تدفق حجم السائل (الجريان)
اضرب مساحة المقطع العرضي للفتحة في سرعة السائل لإيجاد معدل تدفق حجم السائل (Q) ::
س = Av
سيكون هذا هو حجم السائل الذي يترك الحفرة بالمتر المكعب في الثانية.
نموذج الحساب
لنلقِ نظرة على مثال بالأرقام. احسب تدفق السوائل عبر الفتحة الموجودة في الأنبوب بضغط ثابت إذا ترك الماء الحفرة بسرعة 1.7 م / ث وكان قطر الثقب d = 1 بوصة = 0.0254 مترًا.
أولاً ، ابحث عن مساحة المقطع العرضي للحفرة:
أ = \ pi \ times (0.0254 / 2) ^ 2 = 0.00051 \ text {m} ^ 2
نظرًا لأن الضغط ثابت وسرعة مرور الماء عبر الحفرة 1.7 م / ث ، استخدم الصيغة من الخطوة 4 لإيجاد حجم الماء الذي يترك الحفرة:
Q = 0.00051 \ times 1.7 = 0.000867 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}
بما أن 1 متر مكعب = 61،024 بوصة مكعبة ، Q = 52.9 بوصة3/s. وهكذا ، فإن 52.9 بوصة مكعبة من الماء تترك الفتحة الموجودة في الأنبوب في الثانية.
الأشياء ستحتاج
- آلة حاسبة علمية
- شريط القياس
- قلم رصاص
- ورق