Kuidas arvutada vee kiirust torude kaudu

Füüsikud ja insenerid kasutavad Poiseuille'i seadust toru kaudu vee kiiruse ennustamiseks. See seos põhineb eeldusel, et vool on laminaarne, mis on idealiseerimine, mis on paremini rakendatav väikeste kapillaaride kui veetorude suhtes. Turbulents on suuremate torude puhul peaaegu alati üks tegureid, nagu ka vedeliku vastastikmõjust toru seintega põhjustatud hõõrdumine. Neid tegureid, eriti turbulentsi, on raske kvantifitseerida ja Poiseuille'i seadus ei anna alati täpset lähendust. Kuid kui hoiate püsivat rõhku, võib see seadus anda torude mõõtmete muutmisel hea ülevaate vooluhulga erinevusest.

Poiseuille'i seaduse avaldus

Poiseuille'i seadust nimetatakse mõnikord Hageni-Poiseuille 'seaduseks, sest selle töötasid välja paar teadlased, prantsuse füüsik Jean Leonard Marie Poiseuille ja saksa hüdraulikainsener Gotthilf Hagen 1800. aastad. Selle seaduse kohaselt antakse voolukiirus (F) läbi toru pikkusega L ja raadiusega r:

F = \ frac {\ pi (P_1-P_2) r ^ 4} {8 \ eta L}

kus P1-P2 on rõhu vahe toru otste vahel ja η on vedeliku viskoossus.

instagram story viewer

Selle suhte ümberpööramisel saate tuletada seotud koguse, voolutakistuse (R):

R = \ frac {1} {F} = \ frac {8 \ eta L} {\ pi (P_1-P_2) r ^ 4}

Niikaua kui temperatuur ei muutu, jääb vee viskoossus konstantseks ja kui te seda kaalute vooluhulk veesüsteemis fikseeritud rõhu all ja toru konstantsel pikkusel, saate Poiseuille'i seaduse ümber kirjutada järgmiselt:

F = Kr ^ 4

kus K on konstant.

Vooluhulkade võrdlemine

Kui hoiate veesüsteemi püsiva rõhu all, saate pärast vaatamist arvutada konstandi K väärtuse suurendada vee viskoossust ümbritseval temperatuuril ja väljendada seda ühikutes, mis ühilduvad teie temperatuuriga mõõdud. Toru pikkuse konstantsena hoidmisel on teil neljanda vahel proportsioon raadiuse ja voolukiiruse võimsus ning saate arvutada, kuidas kiirus muutub, kui muudate raadius. Samuti on võimalik hoida raadiust konstantsena ja muuta toru pikkust, kuigi see nõuaks teistsugust konstandi. Prognoositud voolukiiruse mõõdetud väärtustega võrdlemine annab teile teada, kui palju turbulents ja hõõrdumine mõjutavad tulemusi ja saate selle teabe oma prognoosivatesse arvutustesse arvesse võtta, et need oleksid täpsemad.

Teachs.ru
  • Jaga
instagram viewer