מציאת קצב הזרימה של מים מזרבובית, כמו צמר גינה או ברז אמבטיה, הוא תרגיל פשוט שדורש לא יותר מדלי וטיימר. חישוב קצב הזרימה בתוך שוקת פתוחה, כגון מרזב או אפיק נחל, הוא קצת יותר מסובך, וחישוב קצב הזרימה של נוזל בתוך צינור סגור מורכב עוד יותר.
נוסחת קצב הזרימה, באופן כללי, היא
ש = ממוצע
איפהשהאם קצב הזרימה,אהוא שטח החתך בנקודה בדרך הזרימה וvהוא מהירות הנוזל בנקודה זו. במצבים מסוימים, כמו למשל של מים הזורמים באפיק נחל, מחושביםאקשה, והטוב ביותר שאתה יכול לעשות הוא קירוב. באחרים, כמו זה של נוזל הזורם בצינור סגור, קשה למדוד אותוv, אבל אתה לא צריך. אם אתה יכול למדוד את לחץ הנוזל, אתה יכול להשתמש בחוק Poiseuille.
חישוב קצב הזרימה דרך פתח
אם אתה צריך לדעת את קצב הזרימה דרך פתח, כגון צמר או פולט טפטוף, כל מה שיש לך לעשות הוא לאפשר נפח מסוים להצטבר במיכל ולמדוד כמה זמן לוקח לִצְבּוֹר. לדוגמה, אתה יכול למדוד את קצב הזרימה ממצבץ על ידי מתן אפשרות למים למלא דלי של 5 ליטר ולהקליט את הזמן. חלק את 5 לפי הזמן שלקח לקבל את מספר הגלונים ליחידת זמן. אם אתה מודד זמן בדקות, תקבל את התוצאה בגלונים לדקה.
כדי למדוד את קצב הזרימה מפתח קטן, כמו זה של פולט טפטוף, תזדקק למיכל קטן בהרבה, כמו צנצנת ליטר, ויחידת זמן ארוכה יותר, אך העיקרון זהה. פולטני טפטוף מדורגים בדרך כלל במספר הגלונים לשעה שהם פולטים. פולט שמוציא 1 ליטר לשעה ימלא צנצנת ליטר תוך 15 דקות.
שימוש בנוסחת קצב הזרימה
אם אתה יכול לראות את הנוזל זורם, אתה יכול למדוד את מהירותו, וזה אומר שכל מה שאתה צריך זה האזור שדרכו הנוזל זורם כדי לחשב את קצב הזרימה באמצעות הנוסחה.ש = א × v.
אם הנוזל זורם דרך פתח או צינור שקוף, אחת הדרכים למדוד מהירות היא הצגת צבע כסמן וזמן כמה זמן לוקח לצבע לעבור שתי נקודות. לאחר מדידת רדיוס הצינור או הפתח, ניתן לחשב שטח באמצעות πר2ואז השתמשv × אלחישוב קצב הזרימה.
כדי לזרום דרך מאפיינים טבעיים, כמו אפיק נהר, עליך לערוך קירוב לאזור. נניח שהחלק העמוק ביותר של הנהר יהיה הרדיוס של שוקת חצי גלילית. חשב את שטח החתך באמצעות πר2ואז קח חצי מזה והשתמש בזה לאבמשוואהש = v × אכדי לקבל קצב זרימה משוער.
חישוב קצב הזרימה באמצעות לחץ
כאשר נוזל זורם דרך צינור סגור, אינך יכול לראותו ולכן אינך יכול למדוד את מהירותו. עם זאת, אם אתה יכול למדוד את לחץ הנוזל - שבדרך כלל קל לעשות זאת, באמצעות מד לחץ - אתה יכול להשתמש בחוק Poiseuille לחישוב קצב הזרימה. על פי חוק Poiseuille, קצב הזרימהשמשתנה ישירות עם הפרש הלחץ Δעמ 'בין קצות הצינור לעוצמה הרביעית של רדיוס הצינורר4, וזה משתנה הפוך עם אורך הצינורל. המשוואה היא:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
איפהµהוא צמיגות הנוזל.
חוק פואיזואיל מניח זרימה למינרית (לא סוערת), שהיא הנחה בטוחה בלחצים נמוכים ובקטרים צינוריים קטנים.