Um dos princípios básicos no estudo da estática e da dinâmica, particularmente em fluidos, é a conservação da massa. Este princípio afirma que a massa não é criada nem destruída. Na análise de engenharia, a quantidade de matéria dentro de um volume predeterminado, que às vezes é chamado de volume de controle, permanece constante como resultado desse princípio. Fluxo de massa é a medida da quantidade de massa que entra ou sai do volume de controle. A equação governante para calcular o fluxo de massa é a equação da continuidade.
Defina o volume de controle. Por exemplo, um volume de controle comum na engenharia aeronáutica é uma seção de teste de túnel de vento. Geralmente é um duto de seção transversal retangular ou circular que diminui gradualmente de uma área maior para uma menor. Outro nome para esse tipo de volume de controle é bico.
Determine a área da seção transversal pela qual você está medindo o fluxo de massa. Os cálculos são mais fáceis se os vetores de velocidade que passam são perpendiculares à área, mas isso não é necessário. Para um bico, a área da seção transversal é geralmente a entrada ou a saída.
Determine a velocidade do fluxo que passa pela área da seção transversal. Se o vetor de velocidade for perpendicular, como em um bico, você só precisa obter a magnitude do vetor.
vetor R = (r1) i + (r2) j + (r3) k magnitude R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Determine a densidade do fluxo de massa na área da seção transversal. Se o fluxo for incompressível, a densidade será constante o tempo todo. Se você ainda não tem a densidade disponível, como é comum em problemas teóricos, pode ser necessário usar determinados laboratórios equipamentos como termopares ou tubos pitot para medir a temperatura (T) e a pressão (p) no ponto que você deseja medir fluxo de massa. Então você pode calcular a densidade (rho) usando a equação de gás perfeita:
p = (rho) RT
onde R é a constante de gás perfeita específica para o material de fluxo.
Use a equação de continuidade para calcular o fluxo de massa na superfície. A equação de continuidade vem do princípio de conservação da massa e é normalmente dada como:
fluxo = (rho) * A * V
Onde "rho" é a densidade, "A" é a área da seção transversal e "V" é a velocidade na superfície que está sendo medida. Por exemplo, se você tivesse um bico com uma entrada circular com um raio de 3 pés, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 pés quadrados. Se o fluxo estiver viajando a 12 pés / se você determinar que a densidade é 0,0024 slugs / ft ^ 3, então o fluxo de massa é:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 pacotes / s