A víz áramlási sebességének megtalálása egy kifolyóból, például kerti csapból vagy fürdőszobai csapból, egyszerű gyakorlat, amely nem igényel mást, mint egy vödröt és egy időzítőt. Az áramlási sebesség kiszámítása egy nyitott vályúban, mint például az ereszcsatorna vagy a meder, kissé bonyolultabb, a zárt csőben lévő folyadék áramlási sebességének kiszámítása pedig még bonyolultabb.
Az áramlási sebesség képlete általában az
Q = Av
holQaz áramlási sebesség,Aa keresztmetszeti terület az áramlás útjának egy pontján ésva folyadék sebessége abban a pontban. Bizonyos helyzetekben, például a folyómederben folyó víz számításai szerintAnehéz, és a legjobb, amit tehetsz, az egy közelítés. Másokban, például egy zárt csőben áramló folyadéké, ezt nehéz megmérniv, de nem kell. Ha meg tudja mérni a folyadék nyomását, használhatja Poiseuille törvényét.
Áramlási sebesség kiszámítása egy nyíláson keresztül
Ha ismernie kell az áramlási sebességet egy nyíláson keresztül, mint például egy csap vagy egy csepegtető, akkor minden tennünk kell, hogy hagyjuk, hogy egy bizonyos térfogat felhalmozódjon egy tartályban, és megmérjük, mennyi időbe telik felhalmozódnak. Például megmérheti az áramlási sebességet egy csapból, ha hagyja, hogy a víz megtöltsön egy 5 literes vödröt, és rögzítse az időt. Osszuk el az 5-öt az időegységre eső gallonszám megszerzéséhez szükséges idővel. Ha percekben méri az időt, akkor percenként gallonban kapja az eredményt.
Az áramlási sebesség méréséhez egy kis nyílásból, például egy csepegtetőből, sokkal kisebb tartályra, például egy literes edényre és hosszabb időegységre van szükség, de az elv ugyanaz. A csepegtető kibocsátókat általában az általuk kibocsátott gallon / óra szám szerint osztályozzák. Az a kibocsátó, amely óránként 1 gallont ad ki, 15 perc alatt megtölti a literes edényt.
Az Áramlási képlet használata
Ha látja a folyadék áramlását, akkor megmérheti annak sebességét, és ez annyit jelent, hogy csak arra a területre van szüksége, amelyen keresztül a folyadék folyik, hogy kiszámolja az áramlási sebességet a képlet segítségévelQ = A × v.
Ha a folyadék egy nyíláson vagy egy tiszta csövön keresztül áramlik, akkor a sebesség mérésének egyik módja a festék bevezetése markerként és az az időtartam, amely alatt a festék átjut két ponton. A cső vagy a nyílás sugarának mérése után kiszámíthatja a területet a π segítségévelr2, majd használjav × Aaz áramlási sebesség kiszámításához.
A természeti adottságok, például a meder átfolyásához hozzá kell adnia a területet. Tegyük fel, hogy a folyó legmélyebb része legyen egy félhengeres vályú sugara. Számítsa ki a keresztmetszeti területet a π segítségévelr2, akkor vegye ennek a felét, és használja fel arraAaz egyenletbenQ = v × Ahozzávetőleges áramlási sebességhez.
Áramlási sebesség kiszámítása nyomás segítségével
Amikor egy folyadék zárt csövön keresztül áramlik, akkor nem látja, így nem tudja megmérni annak sebességét. Azonban, ha meg tudja mérni a folyadék nyomását - amelyet általában egy nyomásmérő segítségével könnyű megtenni -, akkor az áramlási sebesség kiszámításához használhatja a Poiseuille-törvényt. Poiseuille törvénye szerint az áramlási sebességQközvetlenül változik a Δ nyomáskülönbséggeloa cső végei és a cső sugárának negyedik teljesítménye közöttr4, és ez fordítva változik a cső hosszávalL. Az egyenlet:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
holµa folyadék viszkozitása.
Poiseuille törvénye lamináris (nem turbulens) áramlást feltételez, ami biztonságos feltételezés alacsony nyomás és kis csőátmérő esetén.