Ein häufiges Problem bei Rohren ist Korrosion. Im Laufe der Zeit kann durch Korrosion in einem Rohr ein Loch entstehen, das ein Leck verursacht. Die Berechnung des Flüssigkeitsflusses durch ein Loch kann aufgrund vieler Variablen wie dem Flüssigkeitsfluss schwierig sein Geschwindigkeit, Druck im Rohr und Dichte der Flüssigkeit, um nur einige zu nennen, aber nicht erhalten entmutigt. Sie können die gewünschte Antwort finden, indem Sie einer einfachen Reihe von Schritten folgen.
Schritt 1: Sammeln Sie Messungen des Rohres
Messungen durchführen: Durchmesser (D) des Lochs im Rohr und Höhe (h) der Flüssigkeitsoberfläche über dem Loch. Stellen Sie sicher, dass alle Messungen in derselben Standardeinheit sind. Beispiel: 1 Zoll = 0,0254 Meter. Wenn Sie also Zoll verwenden, konvertieren Sie Ihre Maße in metrische Einheiten.
Schritt 2: Bestimmen Sie die Querschnittsfläche
Berechnen Sie die Querschnittsfläche des Lochs (A). Teilen Sie den Durchmesser des Lochs in zwei Hälften, um den Radius zu erhalten. Verwenden Sie die Formel:
A=\pi r^2
Das Ergebnis wird in Quadratlängeneinheiten angezeigt.
Schritt 3: Finden Sie die Fluidgeschwindigkeit
Verwenden Sie die Bernoulli-Gleichung, um die Fluidgeschwindigkeit (v) zu ermitteln, falls sie nicht bereits angegeben ist. Bei konstantem Flüssigkeitsdruck in einem Rohr (d. h. bei stetiger Strömung) tritt das Medium mit einer Geschwindigkeit von:
v=\sqrt{2gh}
wobei g die Erdbeschleunigung ist, 9,8 m/s2.
Schritt 4: Finden Sie den Flüssigkeitsvolumenstrom (Fluss)
Multiplizieren Sie die Querschnittsfläche des Lochs mit der Fluidgeschwindigkeit, um den Volumenstrom des Fluids (Q) zu ermitteln:
Q=Av
Dies ist das Volumen der Flüssigkeit, die das Loch in Kubikmetern pro Sekunde verlässt.
Beispielrechnung
Schauen wir uns ein Beispiel mit Zahlen an. Berechnen Sie den Flüssigkeitsfluss durch das Loch im Rohr mit konstantem Druck, wenn das Wasser das Loch mit einer Geschwindigkeit von 1,7 m/s verlässt und der Durchmesser des Lochs d = 1 Zoll = 0,0254 Meter beträgt.
Bestimmen Sie zuerst die Querschnittsfläche des Lochs:
A=\pi\times (0.0254/2)^2=0.00051\text{m}^2
Da der Druck konstant ist und die Geschwindigkeit des durch das Loch strömenden Wassers 1,7 m/s beträgt, verwenden Sie die Formel aus Schritt 4, um das Wasservolumen zu ermitteln, das das Loch verlässt:
Q=0,00051\times 1,7 = 0,000867\text{ m}^3\text{/s}
Da 1 Kubikmeter = 61.024 Kubikzoll, Q = 52,9 Zoll3/s. Somit verlassen 52,9 Kubikzoll Wasser pro Sekunde das Loch im Rohr.
Dinge, die du brauchen wirst
- Wissenschaftlicher Taschenrechner
- Maßband
- Kugelschreiber Bleistift
- Papier