Lorsque vous concevez un système pour déplacer des fluides - par exemple, une plate-forme d'extraction de gaz naturel - il est essentiel de savoir à quelle vitesse le fluide avec lequel vous travaillez s'écoule dans les tuyaux.Vitesse d'écoulement superficiel(aliasvitesse superficielle du liquideou alorsvitesse superficielle du gaz) est un moyen d'estimer la vitesse à laquelle unfluide(c'est-à-dire un gaz ou un liquide) traverse un objet.
Le calcul de la vitesse superficielle est relativement facile une fois que vous connaissez la formule et les mesures requises. Lisez la suite pour en savoir plus sur les hypothèses qui sous-tendent la vitesse superficielle et comment la calculer vous-même.
le Formule de vitesse superficielle
La vitesse superficielle du gaz (également appelée vitesse d'écoulement superficiel) est une estimation de la vitesse à laquelle un fluide passe à travers un objet (par exemple un tuyau) ou un milieu poreux (par exemple du gravier). Il est calculé à l'aide de la formule suivante :
u_s=\frac{Q}{A}
- voussest la vitesse superficielle d'une phase donnée en mètres/seconde (m/s)
- Qest le débit volumique de la phase, en mètres cubes/seconde (m3/s)
- UNEest la section transversale du tuyau ou du milieu poreux à travers lequel le fluide s'écoule, en mètres carrés (m2).
La vitesse superficielle est une estimation pratique
Dans le monde réel, la plupart des flux ne sont pas uniformes - l'air est composé de plusieurs gaz avec de minuscules particules solides en suspension. Les puits de pétrole extraient généralement un mélange de pétrole, d'eau et de gaz naturel à la fois. Ces fluides s'écoulant ensemble, constitués de plusieurs composants, sont appelésmultiphase les flux.
La vitesse d'écoulement superficielle ignore les autres phases pour estimer uniquement la vitesse de la phase qui vous intéresse.
Dynamique des fluides: vitesse versus débit
Disons que vous êtes paysagiste dans une région très pluvieuse. En tant que tel, il est important que tous les lits de jardin que vous pourriez construire aient un excellent drainage pour éviter les inondations. Lorsque vous construisez l'un de ces lits, qu'est-ce qu'il est plus important que vous sachiez: la vitesse superficielle de l'eau dans le sol ou le débit d'eau à travers le sol? C'est le débit, comme nous le verrons ci-dessous.
lerapidité(ou alorsvitesse superficielle) d'un fluide est une mesure de lavitesse moyenne et directionles particules du fluide se déplacent. Il répond à la question « à quelle vitesse? » C'est un paramètre important lorsqu'un fluide est utilisé pour générer de la force, car la force augmente avec la vitesse. L'air sortant de la buse doit se déplacer rapidement pour chasser l'eau de vos mains. La quantité totale d'air sortant de la machine au fil du temps n'a pas d'importance en ce qui concerne le séchage.
Couler(aliasdébit) est une mesure du volume d'un fluide se déplaçant entre deux endroits au cours du temps. En d'autres termes, il répond à la question « combien et à quelle vitesse? » Le débit est ce que vous devez savoir lorsque vous êtes intéressé par le nombre de barils de pétrole que vous sortez de votre plate-forme de forage chaque jour. Ou combien d'eau peut tomber sur votre jardin et à quelle vitesse sans l'inonder.
Exemple de calcul: vitesse superficielle du fluide
Une ingénieure conçoit un sèche-mains et elle sait qu'elle a besoin d'air pour sortir de l'appareil à une vitesse d'environ 30 mètres/seconde pour éliminer efficacement l'eau de la peau. Son prototype actuel déplace 0,4 mètre cube/seconde d'air à travers une buse d'une section d'environ 0,0002 mètre carré. L'air sortira-t-il de la buse à une vitesse suffisante ?
u_s=\frac{Q}{A}=\frac{15}{0.4}=37.5\text{ m/s}
37,5 mètres/seconde, c'est plus rapide que 30 mètres/seconde, et c'est dans le même ordre d'idées – c'est un prototype prometteur !