Wanneer u een systeem ontwerpt om vloeistoffen te verplaatsen, bijvoorbeeld een aardgaswinningsinstallatie, is het essentieel om te weten hoe snel de vloeistof waarmee u werkt door de leidingen stroomt.Oppervlakkige stroomsnelheid(ook bekend alsoppervlakkige vloeistofsnelheidofoppervlakkige gassnelheid) is een manier om de snelheid te schatten waarmee avloeistof(d.w.z. gas of vloeistof) door een object gaat.
Het berekenen van de oppervlaktesnelheid is relatief eenvoudig als je eenmaal de formule en de vereiste metingen kent. Lees verder om meer te weten te komen over de aannames die aan de oppervlaktesnelheid ten grondslag liggen en hoe u deze zelf kunt berekenen.
De Oppervlakkige snelheidsformule
Oppervlakkige gassnelheid (ook bekend als oppervlakkige stroomsnelheid) is een schatting van hoe snel een vloeistof door een object (bijvoorbeeld een pijp) of een poreus medium (bijvoorbeeld grind) gaat. Het wordt berekend met behulp van de volgende formule:
u_s=\frac{Q}{A}
- jijzois de oppervlaktesnelheid van een bepaalde fase in meter/seconde (m/s)
- Vraagis het debiet van de fase, in meters in blokjes/seconde (m3/s)
- EENis de dwarsdoorsnede van de leiding of het poreuze medium waar de vloeistof doorheen stroomt, in vierkante meters (m2).
Oppervlakkige snelheid is een handige schatting
In de echte wereld zijn de meeste stromen niet uniform - lucht bestaat uit meerdere gassen met daarin zwevende kleine vaste deeltjes. Oliebronnen winnen doorgaans een mengsel van olie, water en aardgas in één keer. Deze vloeistoffen die samenvloeien, bestaande uit verschillende componenten, worden genoemdmeerfasig stroomt.
Oppervlakkige stroomsnelheid negeert de andere fasen om alleen de snelheid te schatten van de fase waarin u geïnteresseerd bent.
Vloeistofdynamiek: snelheid versus stroming
Laten we zeggen dat u een tuinarchitect bent in een zeer regenachtig gebied. Als zodanig is het belangrijk dat alle tuinbedden die u bouwt een uitstekende afvoer hebben om overstromingen te voorkomen. Als u een van deze bedden aan het bouwen bent, wat is dan belangrijker voor u om te weten: de oppervlaktesnelheid van water in de bodem of de stroomsnelheid van water door de bodem? Het is de stroomsnelheid, zoals we hieronder zullen zien.
Desnelheid(ofoppervlakkige snelheid) van een vloeistof is een maat voor degemiddelde snelheid en richtingde deeltjes van de vloeistof bewegen. Het beantwoordt de vraag "hoe snel?" Het is een belangrijke parameter wanneer een vloeistof wordt gebruikt om kracht te genereren, omdat de kracht toeneemt met de snelheid. De lucht die uit het mondstuk komt, moet snel bewegen om water van je handen te blazen. De totale hoeveelheid lucht die de machine in de loop van de tijd verlaat, doet er eigenlijk niet toe, wat het drogen betreft.
Stromen(ook bekend alsstroomsnelheid:) is een maat voor het volume van een vloeistof die in de loop van de tijd tussen twee plaatsen beweegt. Met andere woorden, het beantwoordt de vraag "hoeveel en hoe snel?" Flow is wat u moet weten als u geïnteresseerd bent in hoeveel vaten olie u elke dag uit uw boorinstallatie haalt. Of hoeveel water er op uw tuin kan vallen en hoe snel zonder deze onder water te zetten.
Voorbeeldberekening: Oppervlakkige vloeistofsnelheid
Een ingenieur ontwerpt een handdroger en ze weet dat ze lucht nodig heeft om het apparaat te verlaten met een snelheid van ongeveer 30 meter/seconde om het water effectief van de huid te verwijderen. Haar huidige prototype verplaatst 0,4 kubieke meter/seconde lucht door een mondstuk met een doorsnede van ongeveer 0,0002 vierkante meter – zal de lucht het mondstuk met voldoende snelheid verlaten?
u_s=\frac{Q}{A}=\frac{15}{0.4}=37,5\text{ m/s}
37,5 meter/seconde is sneller dan 30 meter/seconde, en het is in dezelfde marge - het is een veelbelovend prototype!