Vienas iš pagrindinių statikos ir dinamikos, ypač skysčių, tyrimo principų yra masės išsaugojimas. Šis principas teigia, kad masė nėra nei kuriama, nei naikinama. Atliekant inžinerinę analizę, medžiagos kiekis iš anksto nustatyto tūrio viduje, kuris kartais vadinamas kontroliniu tūriu, dėl šio principo išlieka pastovus. Masės srautas - tai masės, einančios į kontrolinį tūrį arba iš jo, kiekio matavimas. Pagrindinė masės srauto apskaičiavimo lygtis yra tęstinumo lygtis.
Apibrėžkite kontrolinį tūrį. Pavyzdžiui, bendras valdymo tūris aeronautikos inžinerijoje yra vėjo tunelio bandymo atkarpa. Paprastai tai yra stačiakampio arba apskrito skerspjūvio kanalas, kuris palaipsniui mažėja iš didesnio ploto į mažesnį. Kitas šio tipo reguliuojamo tūrio pavadinimas yra purkštukas.
Nustatykite skerspjūvio plotą, kuriuo matuojate masės srautą. Skaičiavimai yra lengvesni, jei einantys greičio vektoriai yra statmeni plotui, tačiau to nereikia. Purkštuko skerspjūvio plotas paprastai yra įleidimo anga arba išleidimo anga.
Nustatykite srauto, einančio per skerspjūvio plotą, greitį. Jei greičio vektorius yra statmenas, kaip ir antgalyje, reikia paimti tik vektoriaus dydį.
vektorius R = (r1) i + (r2) j + (r3) k dydis R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Nustatykite masės srauto tankį skerspjūvio plote. Jei srautas yra nesuspaustas, tankis bus pastovus. Jei dar neturite turimo tankio, kaip įprasta teorinių problemų atveju, gali tekti naudoti tam tikrą laboratoriją įranga, pvz., termoporos arba pitoto vamzdžiai, skirti matuoti temperatūrą (T) ir slėgį (p) toje vietoje, kurią norite išmatuoti masės srautas. Tada galite apskaičiuoti tankį (rho) naudodami puikią dujų lygtį:
p = (rho) RT
kur R yra puiki dujų konstanta, būdinga srauto medžiagai.
Norėdami apskaičiuoti masės srautą paviršiuje, naudokite tęstinumo lygtį. Tęstinumo lygtis gaunama iš masės išsaugojimo principo ir paprastai pateikiama kaip:
srautas = (rho) * A * V
Kur „rho“ yra tankis, „A“ yra skerspjūvio plotas, o „V“ - greitis matuojamame paviršiuje. Pavyzdžiui, jei turėjote purkštuką su apskritu įėjimu, kurio spindulys yra 3 pėdos, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 kvadratinės pėdos. Jei srautas važiuoja 12 pėdų / s greičiu ir jūs nustatote, kad tankis yra 0,0024 šliužai / pėdų ^ 3, tada masės srautas yra:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 šliužai / s