체적 유량은 질량이 아닌 물리적 차원의 관점에서 얼마나 많은 물질이 단위 시간당 공간을 통해 이동 하는지를 설명하는 물리학 용어입니다. 예를 들어 주방 수도꼭지를 작동 할 때 주어진 양의 물 (유량 온스로 측정 할 수 있으며, 리터 또는 다른 것)은 주어진 시간 (보통 몇 초 또는 의사록). 이 양은 체적 유량으로 간주됩니다.
"체적 유량"이라는 용어는 거의 항상 액체와 기체에 적용됩니다. 고형물은 공간을 통해 일정한 속도로 이동할 수 있지만 "흐르지"않습니다.
체적 유량 방정식
이런 종류의 문제에 대한 기본 방정식은 다음과 같습니다.
Q = AV
어디큐체적 유량,ㅏ흐르는 물질이 차지하는 단면적V평균 흐름 속도입니다.V흐르는 유체의 모든 부분이 동일한 속도로 움직이는 것은 아니기 때문에 평균으로 간주됩니다. 예를 들어, 강물이 주어진 초당 갤런 수로 꾸준히 하류로 흘러가는 것을 지켜 보면 표면의 흐름이 더 느리고 더 빠른 흐름이 있음을 알 수 있습니다.
이러한 문제는 종종 원형 파이프와 관련되기 때문에 단면은 종종 체적 유량 문제에서 원형입니다. 이 경우 영역을 찾습니다.ㅏ파이프의 반지름 (직경의 절반)을 제곱하고 결과에 약 3.14159의 값을 갖는 상수 파이 (π)를 곱합니다.
일반적인 SI (프랑스어에서 "국제 시스템", "미터법"에 해당)의 유량 단위는 초당 리터 (L / s) 또는 분당 밀리리터 (mL / 분)입니다. 그러나 미국은 오랫동안 영국식 (영어) 단위를 사용했기 때문에 갤런 / 일, 갤런 / 분 (gpm) 또는 초당 입방 피트 (cfs)로 표현되는 체적 유량을 보는 것이 훨씬 더 일반적입니다. 이러한 목적으로 일반적으로 사용되지 않는 단위로 체적 유량을 찾으려면 리소스에있는 것과 같은 온라인 유량 계산기를 사용할 수 있습니다.
질량 유량
때로는 단위 시간당 움직이는 유체의 양뿐만 아니라 이것이 나타내는 질량의 양을 알고 싶을 것입니다. 이것은 주어진 파이프 나 다른 유체 도관 또는 저장조가 안전하게 얼마나 많은 무게를 지탱할 수 있는지 알아야 할 때 엔지니어링에서 분명히 중요합니다.
질량 유량 공식은 전체 방정식에 유체 밀도를 곱하여 체적 유량 공식에서 파생 될 수 있습니다.ρ. 이는 밀도가 질량을 부피로 나눈다는 사실에서 비롯되며 이는 질량이 밀도 x 부피와 동일 함을 의미합니다. 체적 유량 방정식에는 이미 단위 시간당 체적 단위가 있으므로 단위 시간당 질량을 얻으려면 밀도를 곱하기 만하면됩니다.
따라서 질량 유량 방정식은 다음과 같습니다.
\ dot {m} = \ rho AV
ṁ, 또는 "m-dot"는 질량 유량의 일반적인 기호입니다.
체적 유량 문제
반경 0.1m (10cm, 약 4 인치)의 파이프를 받았는데이 파이프를 사용하여 전체 물 탱크를 1 시간 이내에 배수해야한다고 들었다고 가정 해 보겠습니다. 탱크는 높이 (h) 3 미터, 직경 5 미터. 물의 흐름이 파이프를 통해 이동해야하는 속도 (m)3/ s, 이 작업을 완료하려면? 실린더 부피 공식은 다음과 같습니다.
V = \ pi r ^ 2 시간
관심 방정식은 다음과 같습니다.큐 = AV, 그리고 당신이 풀고있는 변수는V.
먼저 반지름이 직경의 절반임을 기억하면서 탱크의 물의 양을 계산하십시오.
V = \ pi (2.5 \ text {m}) ^ 2 (3 \ text {m}) = 58.9 \ text {m} ^ 3
그런 다음 한 시간의 초 수를 결정합니다.
60 \ text {s / min} \ times 60 \ text {min / hr} = 3600 \ text {s}
필요한 체적 유량을 결정합니다.
Q = \ frac {58.9 \ text {m} ^ 3} {3600 \ text {s}} = 0.01636 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}
이제 지역을 결정하십시오ㅏ배수관의 :
A = \ pi (0.1) ^ 2 = 0.0314 \ text {m} ^ 2
따라서 체적 유량에 대한 방정식에서
V = \ frac {Q} {A} = \ frac {0.01636 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}} {0.0314 \ text {m} ^ 2} = 0.52 \ text {m / s} = 52 \ text {cm / s}
물은 탱크를 적절하게 배수하기 위해 빠르고 그럴듯한 속도로 약 0.5 미터 (초당 1.5 피트)의 속도로 파이프를 통과해야합니다.