Een veelvoorkomend probleem bij leidingen is corrosie. Na verloop van tijd kan corrosie in een leiding een gat maken dat een lek veroorzaakt. Het berekenen van de vloeistofstroom door een gat kan moeilijk zijn vanwege veel variabelen zoals vloeistofstroom snelheid, druk in de leiding en dichtheid van de vloeistof, om er maar een paar te noemen, maar begrijp het niet ontmoedigd. U kunt het antwoord vinden dat u nodig hebt door een eenvoudige reeks stappen te volgen.
Stap 1: Verzamel metingen van de pijp
Verkrijg metingen: diameter (D) van het gat in de buis en hoogte (h) van het oppervlak van de vloeistof boven het gat. Zorg ervoor dat alle metingen in dezelfde standaardeenheid vallen. Bijvoorbeeld 1 inch = 0,0254 meter, dus als u inches gebruikt, converteert u uw metingen naar metrische eenheden.
Stap 2: Bepaal het dwarsdoorsnedegebied
Bereken de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van het gat (A). Verdeel de diameter van het gat doormidden om de straal te krijgen. Gebruik de formule:
A=\pi r^2
Het resultaat is in vierkante lengte-eenheden.
Stap 3: Vind de vloeistofsnelheid
Gebruik de Bernoulli-vergelijking om de vloeistofsnelheid (v) te vinden als deze nog niet is opgegeven. Als de vloeistofdruk in een pijp constant is (d.w.z. als de stroom stabiel is), verlaat de vloeistof door het gat in de pijp met een snelheid van:
v=\sqrt{2gh}
waarbij g versnelling door zwaartekracht is, 9,8 m/s2.
Stap 4: Zoek de vloeistofvolumestroom (Flux)
Vermenigvuldig het dwarsdoorsnede-oppervlak van het gat met de vloeistofsnelheid om de volumestroomsnelheid van de vloeistof (Q) te vinden::
Q=Av
Dit is het volume van de vloeistof die het gat verlaat in kubieke meter per seconde.
Voorbeeldberekening
Laten we eens kijken naar een voorbeeld met getallen. Bereken de vloeistofstroom door het gat in de leiding met constante druk als het water het gat verlaat met een snelheid van 1,7 m/s en de diameter van het gat is d = 1 inch = 0,0254 meter.
Zoek eerst de doorsnede van het gat:
A=\pi \times (0.0254/2)^2=0.00051\text{ m}^2
Aangezien de druk constant is en de snelheid van het water dat door het gat gaat 1,7 m/s is, gebruik je de formule uit stap 4 om het volume water te vinden dat het gat verlaat:
Q=0.00051\times 1.7 = 0.000867\text{ m}^3\text{/s}
Aangezien 1 kubieke meter = 61.024 kubieke inch, Q = 52,9 inch3/s. Per seconde verlaat dus 52,9 kubieke inch water het gat in de pijp.
Dingen die je nodig hebt
- wetenschappelijke rekenmachine
- Rolmaat
- Pen potlood
- Papier