Częstym problemem związanym z rurami jest korozja. Z biegiem czasu korozja w rurze może spowodować powstanie dziury powodującej nieszczelność. Obliczenie przepływu płynu przez otwór może być trudne ze względu na wiele zmiennych, takich jak przepływ płynu prędkość, ciśnienie w rurze i gęstość płynu, żeby wymienić tylko kilka, ale nie rozumiem zniechęcony. Możesz znaleźć odpowiedź, której potrzebujesz, wykonując prostą serię kroków.
Krok 1: Zbierz pomiary rury
Uzyskaj pomiary: średnicy (D) otworu w rurze i wysokości (h) powierzchni płynu nad otworem. Upewnij się, że wszystkie pomiary są w tej samej jednostce standardowej. Na przykład 1 cal = 0,0254 metra, więc jeśli używasz cali, przekonwertuj swoje wymiary na jednostki metryczne.
Krok 2: Określ obszar przekroju
Oblicz pole przekroju poprzecznego otworu (A). Podziel średnicę otworu na pół, aby uzyskać promień. Użyj wzoru:
A=\pi r^2
Wynik będzie podany w jednostkach długości kwadratu.
Krok 3: Znajdź prędkość płynu
Użyj równania Bernoulliego, aby znaleźć prędkość płynu (v), jeśli nie została jeszcze podana. Jeśli ciśnienie płynu w rurze jest stałe (tj. jeśli przepływ jest stały), płyn wypływa przez otwór w rurze z prędkością:
v=\sqrt{2gh}
gdzie g to przyspieszenie ziemskie, 9,8 m/s2.
Krok 4: Znajdź przepływ objętości płynu (strumień)
Pomnóż pole przekroju poprzecznego otworu przez prędkość płynu, aby znaleźć natężenie przepływu płynu (Q):
Q=Av
Będzie to objętość płynu opuszczającego dziurę w metrach sześciennych na sekundę.
Przykładowe obliczenia
Spójrzmy na przykład z liczbami. Oblicz przepływ płynu przez otwór w rurze przy stałym ciśnieniu, jeśli woda opuszcza otwór z prędkością 1,7 m/s, a średnica otworu wynosi d = 1 cal = 0,0254 metra.
Najpierw znajdź pole przekroju poprzecznego otworu:
A=\pi \times (0.0254/2)^2=0.00051\text{ m}^2
Ponieważ ciśnienie jest stałe, a prędkość wody przepływającej przez otwór wynosi 1,7 m/s, użyj wzoru z kroku 4, aby obliczyć objętość wody, która opuszcza otwór:
Q=0.00051\razy 1.7 = 0.000867\text{ m}^3\text{/s}
Ponieważ 1 metr sześcienny = 61 024 cali sześciennych, Q = 52,9 cala3/s. Tak więc 52,9 cala sześciennego wody opuszcza otwór w rurze na sekundę.
Rzeczy, których będziesz potrzebować
- Kalkulator naukowy
- Taśma miernicza
- Długopis ołówek
- Papier