Quando você está projetando um sistema para mover fluidos - digamos, uma plataforma de extração de gás natural - é essencial saber a velocidade com que o fluido com o qual você está trabalhando está fluindo pelos tubos.Velocidade de fluxo superficial(também conhecido comovelocidade superficial do líquidoouvelocidade superficial do gás) é uma forma de estimar a velocidade em que umfluido(isto é, gás ou líquido) passa através de um objeto.
Calcular a velocidade superficial é relativamente fácil, uma vez que você conhece a fórmula e as medidas necessárias. Continue lendo para aprender mais sobre as suposições que sustentam a velocidade superficial e como calculá-la você mesmo.
O Fórmula de velocidade superficial
A velocidade superficial do gás (também conhecida como velocidade de fluxo superficial) é uma estimativa de quão rapidamente um fluido passa através de um objeto (por exemplo, um tubo) ou um meio poroso (por exemplo, cascalho). É calculado usando a seguinte fórmula:
u_s = \ frac {Q} {A}
- vocêsé a velocidade superficial de uma determinada fase em metros / segundo (m / s)
- Qé a taxa de fluxo de volume da fase, em metros cúbicos / segundo (m3/s)
- UMAé a área da seção transversal do tubo ou meio poroso através do qual o fluido está fluindo, em metros quadrados (m2).
A velocidade superficial é uma estimativa conveniente
No mundo real, a maioria dos fluxos não é uniforme - o ar é feito de vários gases com minúsculas partículas sólidas suspensas nele. Poços de petróleo normalmente extraem uma mistura de petróleo, água e gás natural de uma só vez. Esses fluidos fluindo juntos, compostos por vários componentes, são chamadosmultifase fluxos.
A velocidade do fluxo superficial ignora as outras fases para apenas estimar a velocidade da fase em que você está interessado.
Dinâmica dos fluidos: velocidade versus fluxo
Digamos que você seja um paisagista em uma área muito chuvosa. Como tal, é importante que quaisquer canteiros de jardim que você possa construir tenham excelente drenagem para evitar inundações Quando você está construindo uma dessas camas, o que é mais importante para você saber: a velocidade superficial da água no solo ou a taxa de fluxo da água através do solo? É a taxa de fluxo, como veremos a seguir.
Ovelocidade(ouvelocidade superficial) de um fluido é uma medida dovelocidade média e direçãoas partículas do fluido estão se movendo. Ele responde à pergunta "quão rápido?" É um parâmetro importante quando um fluido está sendo usado para gerar força, porque a força aumenta com a velocidade. O ar que sai do bocal precisa se mover rapidamente para soprar a água de suas mãos. A quantidade total de ar que sai da máquina ao longo do tempo não importa, no que diz respeito à secagem.
Fluxo(também conhecido comoquociente de vazão) é uma medida do volume de um fluido que se move entre dois lugares ao longo do tempo. Em outras palavras, ele responde à pergunta "quanto e com que rapidez?" Fluxo é o que você precisa saber quando estiver interessado em quantos barris de petróleo você está retirando de sua plataforma de perfuração a cada dia. Ou quanta água pode cair em seu jardim e com que rapidez sem inundá-lo.
Cálculo da amostra: Velocidade do fluido superficial
Um engenheiro está projetando um secador de mãos e sabe que precisa de ar para sair do dispositivo a uma velocidade de cerca de 30 metros / segundo para efetivamente tirar a água da pele. Seu protótipo atual move 0,4 metros cúbicos / segundo de ar através de um bico com uma área de seção transversal de cerca de 0,0002 metros quadrados - o ar sairá do bico com velocidade suficiente?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0,4} = 37,5 \ text {m / s}
37,5 metros / segundo é mais rápido do que 30 metros / segundo e está no mesmo estádio - é um protótipo promissor!