כשאתה מתכנן מערכת להעברת נוזלים - נניח אסדת מיצוי גז טבעי - חשוב לדעת כמה מהר הנוזל שאיתו אתה עובד זורם דרך הצינורות.מהירות זרימה שטחית(akaמהירות נוזלית שטחיתאוֹמהירות גז שטחית) היא דרך לאמוד את המהירות בה אנוֹזֵל(כלומר גז או נוזל) עובר דרך אובייקט.
חישוב מהירות שטחית קל יחסית ברגע שאתה יודע את הנוסחה והמדידות הנדרשות. המשך לקרוא כדי ללמוד עוד על ההנחות העומדות בבסיס המהירות השטחית וכיצד לחשב אותה בעצמך.
ה נוסחת מהירות שטחית
מהירות גז שטחית (aka מהירות זרימה שטחית) היא אומדן כמה מהר נוזל עובר באובייקט (למשל צינור) או בינוני נקבובי (למשל חצץ). זה מחושב לפי הנוסחה הבאה:
u_s = \ frac {Q} {A}
- uסהוא המהירות השטחית של שלב נתון במטרים / שנייה (m / s)
- שהוא קצב זרימת הנפח של השלב, במטר בקוביות / שנייה (מ '3/s)
- אהוא שטח החתך של הצינור או המדיום הנקבובי בו הנוזל זורם, במטר בריבוע (מ ')2).
מהירות שטחית היא הערכה נוחה
בעולם האמיתי, רוב הזרימות אינן אחידות - האוויר מורכב ממספר גזים עם חלקיקים מוצקים זעירים התלויים בתוכו. בארות נפט מפיקות בדרך כלל תערובת של נפט, מים וגז טבעי בבת אחת. נוזלים אלה הזורמים יחד, מורכבים מכמה רכיבים, נקראיםרב-פאזי זורם.
מהירות זרימה שטחית מתעלמת משלבים אחרים כדי לאמוד רק את מהירות השלב בו אתה מעוניין.
דינמיקת נוזלים: מהירות לעומת זרימה
בואו נגיד שאתה גינון באזור מאוד גשום. ככזה, חשוב שכל מיטות הגן שתבנו יהיו בעלות ניקוז מעולה למניעת הצפה. כשאתה בונה אחת מהמיטות הללו, מה חשוב לך יותר לדעת: המהירות השטחית של המים בקרקע או קצב זרימת המים דרך האדמה? זהו קצב הזרימה, כפי שנראה בהמשך.
המְהִירוּת(אוֹמהירות שטחית) של נוזל הוא מדד למהירות וכיוון ממוצעיםחלקיקי הנוזל נעים. זה עונה על השאלה "כמה מהר?" זה פרמטר חשוב כאשר משתמשים בנוזל להפקת כוח, מכיוון שכוח גדל במהירות. האוויר שיוצא מהזרבובית צריך לנוע במהירות כדי לפוצץ מים מהידיים. כמות האוויר הכוללת היוצאת מהמכונה לאורך זמן לא ממש משנה, בכל הנוגע לייבוש.
זְרִימָה(akaקצב זרימה) היא מדידה של נפח הנוזל הנע בין שני מקומות לאורך זמן. במילים אחרות, הוא עונה על השאלה "כמה ובמהירות?" זרימה היא מה שאתה צריך לדעת כאשר אתה מעוניין בכמה חביות נפט שאתה יוצא מאסדת הקידוח שלך מדי יום. או כמה מים יכולים ליפול על הגינה שלך ובמהירות מבלי להציף אותה.
חישוב לדוגמא: מהירות נוזלים שטחית
מהנדס מתכנן מייבש יד, והיא יודעת שהיא זקוקה לאוויר כדי לצאת מהמכשיר במהירות של כ- 30 מטר / שנייה כדי לדפוק מים ללא עור. האב-טיפוס הנוכחי שלה נע 0.4 מ"ק לשנייה של אוויר דרך נחיר בעל שטח חתך של כ- 0.0002 מ"ר - האם האוויר ייצא מהזרבוב במהירות מספקת?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0.4} = 37.5 \ text {m / s}
37.5 מטר / שנייה מהיר יותר מ -30 מטר / שנייה, וזה באותו מגרש כדור - זה אב טיפוס מבטיח!