Jak obliczyć przepływ płynu przez otwór w rurze

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:

instagram story viewer

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
Teachs.ru
  • Dzielić
instagram viewer