Når du designer et system til at flytte væsker rundt - f.eks. En naturgasudvindingsrigg - er det vigtigt at vide, hvor hurtigt væsken du arbejder med strømmer gennem rørene.Overfladisk strømningshastighed(akaoverfladisk væskehastighedelleroverfladisk gashastighed) er en måde at estimere den hastighed, hvormed avæske(dvs. gas eller væske) passerer gennem et objekt.
Beregning af overfladisk hastighed er relativt let, når du kender formlen og krævede målinger. Læs videre for at lære mere om de antagelser, der ligger til grund for overfladisk hastighed, og hvordan du selv beregner det.
Det Overfladisk hastighedsformel
Overfladisk gashastighed (aka overfladisk strømningshastighed) er et skøn over, hvor hurtigt en væske passerer gennem et objekt (f.eks. Et rør) eller et porøst medium (f.eks. Grus). Det beregnes ved hjælp af følgende formel:
u_s = \ frac {Q} {A}
- user den overfladiske hastighed af en given fase i meter / sekund (m / s)
- Spørgsmåler fasens volumenstrømningshastighed i meter kuberet / sekund (m3/s)
- ENer tværsnitsarealet af røret eller det porøse medium, fluidet strømmer igennem, i kvadratmeter (m2).
Overfladisk hastighed er en praktisk vurdering
I den virkelige verden er de fleste strømme ikke ensartede - luft består af flere gasser med små faste partikler suspenderet i den. Oliebrønde ekstraherer typisk en blanding af olie, vand og naturgas på én gang. Disse væsker, der strømmer sammen, består af flere komponenter, kaldesflerfase strømmer.
Overfladisk strømningshastighed ignorerer de andre faser for kun at estimere hastigheden på den fase, du er interesseret i.
Fluid Dynamics: Velocity versus Flow
Lad os sige, at du er en landskabsarkitekt i et meget regnfuldt område. Som sådan er det vigtigt, at enhver havebede, du måtte bygge, har fremragende dræning for at forhindre oversvømmelse. Når du bygger en af disse senge, hvilket er vigtigere for dig at vide: vandets overfladiske hastighed i jord eller vandhastigheden gennem jorden? Det er strømningshastighed, som vi vil se nedenfor.
Dethastighed(elleroverfladisk hastighed) af en væske er et mål forgennemsnitlig hastighed og retningvæskens partikler bevæger sig. Det besvarer spørgsmålet "hvor hurtigt?" Det er en vigtig parameter, når en væske bruges til at generere kraft, fordi kraft øges med hastighed. Luften, der kommer ud af dysen, skal bevæge sig hurtigt for at blæse vand ud af dine hænder. Den samlede mængde luft, der kommer ud af maskinen over tid, betyder faktisk ikke noget for tørring.
Flyde(akastrømningshastighed) er en måling af volumen af en væske, der bevæger sig mellem to steder over tid. Med andre ord svarer det på spørgsmålet "hvor meget og hvor hurtigt?" Flow er det, du har brug for at vide, når du er interesseret i, hvor mange tønder olie du får ud af din borerig hver dag. Eller hvor meget vand der kan falde i din have, og hvor hurtigt uden at oversvømme den.
Prøveberegning: overfladisk væskehastighed
En ingeniør designer en håndtørrer, og hun ved, at hun har brug for luft for at komme ud af enheden med en hastighed på ca. 30 meter / sekund for effektivt at banke vand frit fra huden. Hendes nuværende prototype bevæger sig 0,4 kubikmeter / sekund luft gennem en dyse med et tværsnitsareal på ca. 0,0002 kvadratmeter - vil luften komme ud af dysen med tilstrækkelig hastighed?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0.4} = 37.5 \ text {m / s}
37,5 meter / sekund er hurtigere end 30 meter / sekund, og det er i samme ballpark - det er en lovende prototype!