Kun suunnittelet järjestelmää nesteiden kuljettamiseksi ympäri maailmaa - esimerkiksi maakaasun uuttolaitetta -, on tärkeää tietää, kuinka nopeasti työskentelemäsi neste virtaa putkien läpi.Pinnallinen virtausnopeus(aliaspinnallinen nesteen nopeustaipinnallinen kaasunopeus) on tapa arvioida nopeus, jolla anestettä(ts. kaasu tai neste) kulkee esineen läpi.
Pintanopeuden laskeminen on suhteellisen helppoa, kun tiedät kaavan ja vaaditut mittaukset. Lue lisää pintanopeuden perustana olevista oletuksista ja kuinka laskea se itse.
Pinnallinen nopeuskaava
Pinnallinen kaasunopeus (alias pinnallinen virtausnopeus) on arvio siitä, kuinka nopeasti neste kulkee esineen (esim. Putki) tai huokoisen väliaineen (esim. Sora) läpi. Se lasketaan seuraavalla kaavalla:
u_s = \ frac {Q} {A}
- uson tietyn vaiheen pintanopeus metreinä / sekunti (m / s)
- Qon vaiheen tilavuusvirta kuutioina sekunnissa (m3/s)
- Aon putken tai huokoisen väliaineen poikkileikkauspinta, jonka läpi neste virtaa, neliömetreinä (m2).
Pinnallinen nopeus on kätevä arvio
Todellisessa maailmassa suurin osa virtauksista ei ole tasaista - ilma koostuu useista kaasuista, joihin on ripustettu pieniä kiinteitä hiukkasia. Öljykaivoista saadaan tyypillisesti öljyn, veden ja maakaasun seos kerralla. Näitä yhdessä virtaavia nesteitä, jotka koostuvat useista komponenteista, kutsutaanmonivaiheinen virtaa.
Pinnallinen virtausnopeus jättää huomiotta muut vaiheet arvioidakseen vain sinua kiinnostavan vaiheen nopeuden.
Nestedynamiikka: Nopeus vs. virtaus
Oletetaan, että olet maisemanhoitaja hyvin sateisella alueella. Sellaisena on tärkeää, että mahdollisesti rakentamissasi puutarhapedissä on erinomainen viemärivuoto tulvien estämiseksi. Kun rakennat yhtä näistä sängyistä, mikä on sinulle tärkeämpää tietää: veden pinnallinen nopeus maaperässä tai veden virtaus maaperän läpi? Se on virtausnopeus, kuten näemme alla.
nopeus(taipinnallinen nopeus) nesteen mitta onkeskinopeus ja suuntanesteen hiukkaset liikkuvat. Se vastaa kysymykseen "kuinka nopeasti?" Se on tärkeä parametri, kun nestettä käytetään voiman tuottamiseen, koska voima kasvaa nopeuden myötä. Suuttimesta lähtevän ilman täytyy liikkua nopeasti puhaltaa vettä käsistäsi. Koneesta poistuvan ilman kokonaismäärä ei ole ajan mittaan kuivumisen kannalta merkityksellistä.
Virtaus(aliasvirtausnopeus) on kahden paikan välillä ajan myötä liikkuvan nesteen tilavuuden mittaus. Toisin sanoen se vastaa kysymykseen "kuinka paljon ja kuinka nopeasti?" Virtaus on mitä sinun on tiedettävä, kun olet kiinnostunut siitä, kuinka monta tynnyriä öljyä saat ulos porauslautastasi päivittäin. Tai kuinka paljon vettä voi pudota puutarhaan ja kuinka nopeasti sitä ei tulvita.
Näytelaskenta: Pinnallinen nesteen nopeus
Insinööri suunnittelee käsien kuivausrumpua ja tietää, että tarvitsee ilmaa poistuttaakseen laitteen nopeudella noin 30 metriä / sekunti, jotta vesi pääsee tehokkaasti irti ihosta. Hänen nykyinen prototyyppinsä liikkuu 0,4 kuutiometriä sekunnissa ilmaa suuttimen läpi, jonka poikkipinta-ala on noin 0,0002 neliömetriä - tuleeko ilma pois suuttimesta riittävällä nopeudella?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0.4} = 37,5 \ teksti {m / s}
37,5 metriä sekunnissa on nopeampi kuin 30 metriä sekunnissa, ja se on samalla pallokentällä - se on lupaava prototyyppi!