Kuidas arvutada voolukiirusi

Vee voolukiiruse leidmine tilast, näiteks aiaotsast või vannitoa segistist, on lihtne harjutus, mis ei nõua muud kui ämber ja taimer. Vooluhulga arvutamine avatud küttes, näiteks vihmaveerennis või jõesängis, on veidi keerulisem ja vedeliku voolukiiruse arvutamine suletud toru sees on veelgi keerulisem.

Voolukiiruse valem on üldiselt

Q = Av

kusQon voolukiirus,Aon ristlõikepind voolu teekonna punktis javon vedeliku kiirus selles punktis. Mõnes olukorras, näiteks jõesängis voolava vee oma, arvutadesAon keeruline ja parim, mida saate teha, on ligikaudne. Teistes, näiteks suletud torus voolavas vedelikus, on seda raske mõõtav, kuid te ei pea seda tegema. Kui saate vedeliku rõhku mõõta, võite kasutada Poiseuille'i seadust.

Voolukiiruse arvutamine avause kaudu

Kui teil on vaja teada vooluhulka avausest, näiteks otsikust või tilguti emitterist, on kõik, mis teil on selleks on lasta teatud kogusel mahutisse koguneda ja mõõta, kui kaua see aega võtab koguneda. Näiteks saate mõõta voolukiirust anumast, lubades veega täita 5-gallonist ämbrit ja registreerides aja. Jagage 5 ajaga ühiku gallonite arvu saamiseks kulunud aja järgi. Kui mõõdate aega minutites, saate tulemuse gallonites minutis.

instagram story viewer

Voolukiiruse mõõtmiseks väikesest avausest, näiteks tilguti emitterist, vajate palju väiksemat mahutit, näiteks kvartspurki, ja pikemat ajaühikut, kuid põhimõte on sama. Tilguti kiirgajaid hinnatakse tavaliselt vastavalt nende eraldatava galloni arvule tunnis. Emitter, kes paneb välja 1 galloni tunnis, täidab kvartsist purgi 15 minutiga.

Voolukiiruse valemi kasutamine

Kui näete vedeliku voolamist, saate mõõta selle kiirust ja see tähendab, et vajate ainult pinda, mille kaudu vedelik voolab, et arvutada voolukiirus valemi abilQ​ = ​A​ × ​v​.

Kui vedelik voolab läbi avause või puhta toru, on kiiruse mõõtmise üks viis värvide sisestamine markerina ja aeg, kui kaua värvil kulub kahe punkti läbimiseks. Pärast toru või ava raadiuse mõõtmist saate pindala arvutada, kasutades πr2, seejärel kasutagev​ × ​Avoolukiiruse arvutamiseks.

Looduslike omaduste, näiteks jõesängi läbivoolamiseks peate selle ala ligikaudseks hindama. Oletame, et jõe sügavaim osa on poolsilindrilise küna raadius. Arvutage ristlõikepindala, kasutades πr2, siis võta pool sellest ja kasuta seda selleksAvõrrandisQ​ = ​v​ × ​Aligikaudse voolukiiruse saamiseks.

Voolukiiruse arvutamine rõhu abil

Kui vedelik voolab läbi suletud toru, ei saa te seda näha, nii et te ei saa selle kiirust mõõta. Kui aga saate manomeetri abil mõõta vedeliku rõhku - mida on tavaliselt lihtne teha, võite vooluhulga arvutamiseks kasutada Poiseuille'i seadust. Poiseuille'i seaduse kohaselt vooluhulkQvarieerub otseselt rõhuerinevusega Δlktoru otste ja toru raadiuse neljanda võimsuse vahelr4ja see varieerub pöördvõrdeliselt toru pikkusegaL. Võrrand on:

Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}

kusµon vedeliku viskoossus.

Poiseuille'i seadus eeldab laminaarset (mitte turbulentset) voolu, mis on ohutu eeldus madalal rõhul ja torude väikesel läbimõõdul.

Teachs.ru
  • Jaga
instagram viewer