Když navrhujete systém pro pohyb tekutin - řekněme zařízení na těžbu zemního plynu - je důležité vědět, jak rychle tekutina, se kterou pracujete, protéká trubkami.Povrchová rychlost proudění(akapovrchová rychlost kapalinynebopovrchová rychlost plynu) je způsob odhadu rychlosti, při které atekutina(tj. plyn nebo kapalina) prochází objektem.
Výpočet povrchové rychlosti je relativně snadný, jakmile znáte vzorec a požadovaná měření. Čtěte dále a dozvíte se více o předpokladech, z nichž vychází povrchová rychlost, a o tom, jak ji vypočítat sami.
The Vzorec povrchní rychlosti
Povrchová rychlost plynu (neboli povrchová rychlost proudění) je odhad, jak rychle tekutina prochází objektem (např. Trubkou) nebo porézním médiem (např. Štěrkem). Vypočítává se podle následujícího vzorce:
u_s = \ frac {Q} {A}
- usje povrchová rychlost dané fáze v metrech za sekundu (m / s)
- Qje objemový průtok fáze v metrech krychlových za sekundu (m3/s)
- Aje průřezová plocha potrubí nebo porézního média, kterým tekutina protéká, v metrech na druhou (m2).
Povrchová rychlost je pohodlný odhad
Ve skutečném světě není většina toků stejnoměrná - vzduch je tvořen několika plyny, v nichž jsou suspendovány malé pevné částice. Ropné vrty obvykle extrahují směs oleje, vody a zemního plynu najednou. Tyto tekutiny tekoucí společně, skládající se z několika složek, se nazývajívícefázový teče.
Povrchová rychlost proudění ignoruje ostatní fáze, aby pouze odhadovala rychlost fáze, která vás zajímá.
Dynamika tekutin: Rychlost versus průtok
Řekněme, že jste krajinář ve velmi deštivé oblasti. Proto je důležité, aby všechny zahradní postele, které můžete postavit, měly vynikající odvodnění, aby se zabránilo povodním. Když stavíte jedno z těchto lůžek, je pro vás důležitější vědět: povrchová rychlost vody v půdě nebo rychlost proudění vody půdou? Je to průtok, jak uvidíme níže.
Therychlost(nebopovrchní rychlost) kapaliny je míraprůměrná rychlost a směrčástice tekutiny se pohybují. Odpovídá na otázku „jak rychle?“ Je to důležitý parametr, když se ke generování síly používá kapalina, protože síla se zvyšuje s rychlostí. Vzduch vystupující z trysky se musí rychle pohybovat, aby vyfoukl vodu z vašich rukou. Na celkovém množství vzduchu opouštějícího stroj v průběhu času ve skutečnosti nezáleží, pokud jde o sušení.
Tok(akaprůtok) je měření objemu tekutiny pohybující se mezi dvěma místy v průběhu času. Jinými slovy odpovídá na otázku „kolik a jak rychle?“ Flow je to, co potřebujete vědět, když vás zajímá, kolik barelů oleje denně z vrtné soupravy vytáhnete. Nebo kolik vody může spadnout na vaši zahradu a jak rychle bez zaplavení.
Ukázkový výpočet: Povrchová rychlost tekutin
Inženýr navrhuje vysoušeč rukou a ona ví, že potřebuje vzduch k výstupu ze zařízení rychlostí asi 30 metrů za sekundu, aby účinně odklepla vodu z kůže. Její současný prototyp pohybuje 0,4 metru krychlovým za sekundu vzduchu tryskou s plochou průřezu asi 0,0002 metrů čtverečních - bude vzduch z trysky vystupovat dostatečnou rychlostí?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0,4} = 37,5 \ text {m / s}
37,5 m / s je rychlejší než 30 m / s a je ve stejném ballparku - je to slibný prototyp!