Ένα κοινό πρόβλημα με τους σωλήνες είναι η διάβρωση. Με την πάροδο του χρόνου, η διάβρωση σε ένα σωλήνα μπορεί να δημιουργήσει μια τρύπα που προκαλεί διαρροή. Ο υπολογισμός της ροής ρευστού μέσω μιας οπής μπορεί να είναι δύσκολος, λόγω πολλών μεταβλητών όπως η ροή ρευστού ταχύτητα, πίεση στο σωλήνα και πυκνότητα του υγρού, για να αναφέρουμε μόνο μερικά, αλλά μην το καταλάβετε αποθαρρυνμένος. Μπορείτε να βρείτε την απάντηση που χρειάζεστε ακολουθώντας μια απλή σειρά βημάτων.
Βήμα 1: Συλλέξτε μετρήσεις του σωλήνα
Λάβετε μετρήσεις: διάμετρος (D) της οπής στο σωλήνα και ύψος (h) της επιφάνειας του υγρού πάνω από την οπή. Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μετρήσεις βρίσκονται στην ίδια τυπική μονάδα. Για παράδειγμα, 1 ίντσα = 0,0254 μέτρα, οπότε αν χρησιμοποιείτε ίντσες, μετατρέψτε τις μετρήσεις σας σε μετρικές μονάδες.
Βήμα 2: Προσδιορίστε την περιοχή διατομής
Υπολογίστε την περιοχή διατομής της οπής (A). Διαιρέστε τη διάμετρο της οπής στο μισό για να πάρετε την ακτίνα. Χρησιμοποιήστε τον τύπο:
A = \ pi r ^ 2
Το αποτέλεσμα θα είναι σε μονάδες τετραγωνικού μήκους.
Βήμα 3: Βρείτε την ταχύτητα ρευστού
Χρησιμοποιήστε την εξίσωση Bernoulli για να βρείτε την ταχύτητα του ρευστού (v) εάν δεν υπάρχει ήδη. Εάν η πίεση υγρού σε ένα σωλήνα είναι σταθερή (δηλαδή, εάν η ροή είναι σταθερή), το υγρό φεύγει μέσω της οπής του σωλήνα με ταχύτητα:
v = \ sqrt {2γ}
όπου g είναι επιτάχυνση λόγω βαρύτητας, 9,8 m / s2.
Βήμα 4: Βρείτε τη ροή όγκου ρευστού (Flux)
Πολλαπλασιάστε την περιοχή διατομής της οπής με την ταχύτητα του ρευστού για να βρείτε τον ρυθμό ροής όγκου του υγρού (Q) ::
Q = Av
Αυτός θα είναι ο όγκος του υγρού που αφήνει την οπή σε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Υπολογισμός δείγματος
Ας δούμε ένα παράδειγμα με αριθμούς. Υπολογίστε τη ροή υγρού μέσω της οπής του σωλήνα με σταθερή πίεση, εάν το νερό αφήσει την οπή με ταχύτητα 1,7 m / s και η διάμετρος της οπής είναι d = 1 ίντσα = 0,0254 μέτρα.
Αρχικά, βρείτε την περιοχή διατομής της τρύπας:
A = \ pi \ φορές (0,0254 / 2) ^ 2 = 0,00051 \ κείμενο {m} ^ 2
Δεδομένου ότι η πίεση είναι σταθερή και η ταχύτητα του νερού που διέρχεται από την οπή είναι 1,7 m / s, χρησιμοποιήστε τον τύπο από το Βήμα 4 για να βρείτε τον όγκο του νερού που αφήνει την οπή:
Ε = 0,00051 \ φορές 1,7 = 0,000867 \ κείμενο {m} ^ 3 \ κείμενο {/ s}
Από 1 κυβικό μέτρο = 61.024 κυβικές ίντσες, Q = 52,9 ίντσες3/s. Έτσι, 52,9 κυβικά εκατοστά νερού αφήνουν την οπή στο σωλήνα ανά δευτερόλεπτο.
Πράγματα που θα χρειαστείτε
- Επιστημονικός υπολογιστής
- Μετροταινία
- Στυλό μολύβι
- Χαρτί