Veden virtausnopeuden löytäminen nokasta, kuten puutarhahana tai kylpyhuoneen hana, on yksinkertainen harjoitus, joka ei vaadi muuta kuin ämpäriä ja ajastinta. Virtausnopeuden laskeminen avoimessa kaukalossa, kuten kourussa tai joen pohjassa, on hieman monimutkaisempi, ja nesteen virtausnopeuden laskeminen suljetun putken sisällä on vielä monimutkaisempaa.
Virtausnopeuskaava on yleensä
Q = Av
missäQon virtausnopeus,Aon poikkileikkauspinta virtauspolun pisteessä javon nesteen nopeus kyseisessä kohdassa. Joissakin tilanteissa, kuten joen pohjassa virtaavan veden laskennassaAon vaikeaa, ja paras mitä voit tehdä, on likiarvo. Toisissa, kuten suljetussa putkessa virtaavan nesteen, on vaikea mitatav, mutta sinun ei tarvitse. Jos pystyt mittaamaan nestepaineen, voit käyttää Poiseuillen lakia.
Virtausnopeuden laskeminen aukon kautta
Jos sinun on tiedettävä virtausnopeus aukon, kuten hana tai tiputin, kautta, kaikki mitä sinulla on Sinun on annettava tietyn tilavuuden kerääntyä astiaan ja mitata kuinka kauan se kestää kerääntyä. Voit esimerkiksi mitata virtausnopeuden tapista antamalla veden täyttää 5 gallonan ämpäri ja tallentamalla ajan. Jaa 5 sillä ajanjaksolla, joka kului gallonamäärän saamiseksi aikayksikköä kohti. Jos mitat aikaa minuutteina, saat tuloksen gallonaa minuutissa.
Virtausnopeuden mittaamiseksi pienestä aukosta, kuten tippuemitteristä, tarvitset paljon pienemmän astian, kuten litran purkin, ja pidemmän ajanyksikön, mutta periaate on sama. Tippasäteilijät luokitellaan yleensä niiden gallonamäärään tunnissa. Emitteri, joka laskee 1 gallonan tunnissa, täyttää litran purkin 15 minuutissa.
Virtauskaavan käyttäminen
Jos näet nesteen virtaavan, voit mitata sen nopeuden, ja se tarkoittaa, että tarvitset vain alueen, jonka läpi neste virtaa laskeaksesi virtausnopeuden kaavan avullaQ = A × v.
Jos neste virtaa aukon tai kirkkaan putken läpi, yksi tapa mitata nopeutta on lisätä väriaine markkerina ja aika, kuinka kauan värillä kestää kahden pisteen kulkeminen. Kun olet mitannut putken tai aukon säteen, voit laskea pinta-alan käyttämällä π: tär2ja käytä sittenv × Avirtausnopeuden laskemiseksi.
Luonnonominaisuuksien, kuten joenpohjan, läpi virtaamiseksi sinun on arvioitava alue. Oletetaan, että joen syvin osa on puolisylinterimäisen kourun säde. Laske poikkipinta-ala käyttämällä π: tär2, ota sitten puolet siitä ja käytä sitäAyhtälössäQ = v × Asaadaksesi likimääräisen virtausnopeuden.
Virtausnopeuden laskeminen paineen avulla
Kun neste virtaa suljetun putken läpi, et näe sitä, joten et voi mitata sen nopeutta. Jos kuitenkin voit mitata nestepaineen - mikä on yleensä helppo tehdä - painemittarilla - voit laskea virtausnopeuden Poiseuillen lain mukaan. Poiseuillen lain mukaan virtausnopeusQvaihtelee suoraan paine-eron Δ mukaansputken päiden ja putken säteen neljännen tehon välillär4, ja se vaihtelee käänteisesti putken pituuden mukaanL. Yhtälö on:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
missäµon nesteen viskositeetti.
Poiseuillen laissa oletetaan laminaarinen (ei-turbulentti) virtaus, mikä on turvallinen oletus matalissa paineissa ja pienillä putken halkaisijoilla.