Saat Anda mendesain sistem untuk memindahkan cairan – katakanlah, rig ekstraksi gas alam – penting untuk mengetahui seberapa cepat cairan yang Anda gunakan mengalir melalui pipa.Kecepatan aliran superfisial(aliaskecepatan cairan superfisialataukecepatan gas superfisial) adalah cara untuk memperkirakan kecepatan di manacairan(yaitu gas atau cairan) melewati suatu benda.
Menghitung kecepatan superfisial relatif mudah setelah Anda mengetahui rumus dan pengukuran yang diperlukan. Baca terus untuk mengetahui lebih lanjut tentang asumsi yang mendasari kecepatan superfisial dan cara menghitungnya sendiri.
Itu Rumus Kecepatan Superfisial
Kecepatan gas superfisial (alias kecepatan aliran superfisial) adalah perkiraan seberapa cepat fluida melewati benda (misalnya pipa) atau media berpori (misalnya kerikil). Itu dihitung menggunakan rumus berikut:
u_s=\frac{Q}{A}
- kamusadalah kecepatan superfisial fase tertentu dalam meter/sekon (m/s)
- Qadalah laju aliran volume fase, dalam meter kubik/sekon (m3/s)
- SEBUAHadalah luas penampang pipa atau media berpori yang dilalui fluida, dalam meter kuadrat (m2).
Kecepatan Superfisial adalah Estimasi yang Nyaman
Di dunia nyata, sebagian besar aliran tidak seragam – udara terdiri dari banyak gas dengan partikel padat kecil tersuspensi di dalamnya. Sumur minyak biasanya mengekstrak campuran minyak, air, dan gas alam sekaligus. Cairan ini mengalir bersama-sama, terdiri dari beberapa komponen, disebutmultifase mengalir.
Kecepatan aliran superfisial mengabaikan fase lain untuk hanya memperkirakan kecepatan fase yang Anda minati.
Dinamika Fluida: Kecepatan versus Aliran
Katakanlah Anda seorang penata taman di daerah yang sangat hujan. Karena itu, penting bahwa setiap tempat tidur taman yang mungkin Anda bangun memiliki drainase yang sangat baik untuk mencegah banjir. Ketika Anda sedang membangun salah satu tempat tidur ini, mana yang lebih penting untuk Anda ketahui: kecepatan permukaan air di tanah atau laju aliran air melalui tanah? Ini laju aliran, seperti yang akan kita lihat di bawah.
Itukecepatan(ataukecepatan superfisial) dari suatu fluida adalah ukuran darikecepatan dan arah rata-ratapartikel fluida bergerak. Ini menjawab pertanyaan "seberapa cepat?" Ini adalah parameter penting ketika fluida digunakan untuk menghasilkan gaya, karena gaya meningkat dengan kecepatan. Udara yang keluar dari nosel harus bergerak cepat untuk mengeluarkan air dari tangan Anda. Jumlah total udara yang keluar dari mesin dari waktu ke waktu sebenarnya tidak masalah, sejauh menyangkut pengeringan.
Mengalir(aliaslaju aliran) adalah pengukuran volume fluida yang bergerak antara dua tempat dalam selang waktu tertentu. Dengan kata lain, ini menjawab pertanyaan “berapa banyak dan seberapa cepat?” Aliran adalah apa yang perlu Anda ketahui saat Anda tertarik dengan berapa banyak barel minyak yang Anda keluarkan dari rig pengeboran Anda setiap hari. Atau berapa banyak air yang bisa jatuh ke kebun Anda dan seberapa cepat tanpa membanjirinya.
Perhitungan Sampel: Kecepatan Fluida Superfisial
Seorang insinyur sedang merancang pengering tangan, dan dia tahu bahwa dia membutuhkan udara untuk keluar dari perangkat dengan kecepatan sekitar 30 meter/detik untuk secara efektif mengeluarkan air dari kulit. Prototipenya saat ini menggerakkan 0,4 meter kubik/detik udara melalui nosel dengan luas penampang sekitar 0,0002 meter persegi – akankah udara keluar dari nosel dengan kecepatan yang cukup?
u_s=\frac{Q}{A}=\frac{15}{0.4}=37.5\text{ m/s}
37,5 meter/detik lebih cepat dari 30 meter/detik, dan berada di stadion baseball yang sama – ini adalah prototipe yang menjanjikan!