عند تصميم نظام لتحريك السوائل - على سبيل المثال ، جهاز استخراج الغاز الطبيعي - من الضروري معرفة مدى سرعة تدفق السائل الذي تعمل معه عبر الأنابيب.سرعة التدفق السطحي(الملقب بسرعة السائل السطحيةأوسرعة الغاز السطحية) هي طريقة لتقدير السرعة التي يتم بها أسائل(أي غاز أو سائل) يمر عبر جسم ما.
يعد حساب السرعة السطحية أمرًا سهلاً نسبيًا بمجرد معرفة الصيغة والقياسات المطلوبة. تابع القراءة لمعرفة المزيد حول الافتراضات التي تقوم عليها السرعة السطحية وكيفية حسابها بنفسك.
ال صيغة السرعة السطحية
سرعة الغاز السطحية (تعرف أيضًا بسرعة التدفق السطحي) هي تقدير لمدى سرعة مرور السائل عبر جسم ما (مثل الأنبوب) أو وسط مسامي (مثل الحصى). يتم حسابها باستخدام الصيغة التالية:
u_s = \ frac {Q} {A}
- شسهي السرعة السطحية لمرحلة معينة بالأمتار / الثانية (م / ث)
- سهو معدل التدفق الحجمي للمرحلة بالأمتار المكعبة / الثانية (م3/s)
- أهي مساحة المقطع العرضي للأنبوب أو الوسط المسامي الذي يتدفق السائل خلاله ، بالمتر المربع (م2).
السرعة السطحية هي تقدير مناسب
في العالم الحقيقي ، معظم التدفقات ليست موحدة - الهواء يتكون من غازات متعددة مع جزيئات صلبة صغيرة معلقة فيه. تستخرج آبار النفط عادةً مزيجًا من النفط والماء والغاز الطبيعي دفعة واحدة. تسمى هذه السوائل التي تتدفق معًا ، المكونة من عدة مكونات
تتجاهل سرعة التدفق السطحي المراحل الأخرى لتقدير سرعة المرحلة التي تهتم بها فقط.
ديناميات الموائع: السرعة مقابل التدفق
لنفترض أنك منسق حدائق في منطقة شديدة الأمطار. على هذا النحو ، من المهم أن تتمتع أي أسرة حديقة قد تبنيها بتصريف ممتاز لمنع الفيضانات. عندما تقوم ببناء أحد هذه الأسِرَّة ، ما هو الأهم بالنسبة لك أن تعرف: السرعة السطحية للمياه في التربة أم معدل تدفق المياه عبر التربة؟ إنه معدل التدفق ، كما سنرى أدناه.
ال● السرعة(أوالسرعة السطحية) السائل هو مقياس لمتوسط السرعة والاتجاهتتحرك جزيئات السائل. يجيب على السؤال "ما السرعة؟" إنها معلمة مهمة عندما يتم استخدام سائل لتوليد القوة ، لأن القوة تزداد مع السرعة. يجب أن يتحرك الهواء الخارج من الفوهة بسرعة لتفجير الماء من يديك. لا يهم في الواقع إجمالي كمية الهواء الخارجة من الجهاز بمرور الوقت ، فيما يتعلق بالتجفيف.
تدفق(الملقب بمعدل المد و الجزر) هو قياس حجم مائع يتحرك بين مكانين بمرور الوقت. بمعنى آخر ، يجيب على السؤال "ما المقدار والسرعة؟" التدفق هو ما تحتاج إلى معرفته عندما تكون مهتمًا بعدد براميل النفط التي تخرجها من جهاز الحفر كل يوم. أو مقدار الماء الذي يمكن أن يسقط على حديقتك وبسرعة دون إغراقها.
حساب العينة: سرعة السائل السطحية
تقوم مهندسة بتصميم مجفف يد ، وهي تعلم أنها بحاجة إلى الهواء للخروج من الجهاز بسرعة حوالي 30 مترًا / ثانية للتخلص من الماء بشكل فعال من الجلد. يتحرك نموذجها الأولي الحالي بمقدار 0.4 متر مكعب / ثانية من الهواء عبر فوهة بمساحة مقطع عرضي تبلغ حوالي 0.0002 متر مربع - هل سيخرج الهواء من الفوهة بسرعة كافية؟
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0.4} = 37.5 \ text {m / s}
37.5 متر / ثانية أسرع من 30 متر / ثانية ، وهي في نفس الملعب - إنه نموذج أولي واعد!