Găsirea debitului de apă dintr-un canal, cum ar fi un țeavă de grădină sau un robinet de baie, este un exercițiu simplu care nu necesită altceva decât o găleată și un cronometru. Calculul debitului într-un jgheab deschis, cum ar fi un jgheab sau o albie, este ceva mai complicat, iar calcularea debitului unui lichid în interiorul unei conducte închise este și mai complexă.
Formula debitului, în general, este
Q = Av
UndeÎeste debitul,Aeste aria secțiunii transversale într-un punct din calea fluxului șiveste viteza lichidului în acel moment. În unele situații, cum ar fi cea a apei care curge într-o albie, calculândAeste dificil, iar cel mai bun lucru pe care îl puteți face este o aproximare. În altele, cum ar fi cea a unui fluid care curge într-o conductă închisă, este dificil de măsuratv, dar nu trebuie. Dacă puteți măsura presiunea fluidului, puteți folosi legea lui Poiseuille.
Calculul debitului printr-un orificiu
Dacă trebuie să cunoașteți debitul printr-un orificiu, cum ar fi un vârf sau un emițător de picurare, tot ce aveți a face este să permiteți un anumit volum să se acumuleze într-un container și să măsurați cât durează acumula. De exemplu, puteți măsura debitul dintr-un vârf permițând apei să umple o găleată de 5 galoane și înregistrând timpul. Împărțiți 5 la timpul necesar pentru a obține numărul de galoane pe unitate de timp. Dacă măsurați timpul în minute, veți obține rezultatul în galoane pe minut.
Pentru a măsura debitul dintr-un orificiu mic, cum ar fi cel al unui emițător de picurare, veți avea nevoie de un container mult mai mic, cum ar fi un borcan de litru și o unitate de timp mai lungă, dar principiul este același. Emițătoarele de picurare sunt de obicei evaluate în numărul de galoane pe oră pe care le emit. Un emițător care scoate 1 galon pe oră va umple un borcan de litru în 15 minute.
Utilizarea formulei debitului
Dacă vedeți fluidul curgând, puteți măsura viteza acestuia și asta înseamnă că tot ce aveți nevoie este zona prin care curge fluidul pentru a calcula debitul folosind formulaÎ = A × v.
Dacă fluidul curge printr-un orificiu sau un tub transparent, o modalitate de măsurare a vitezei este introducerea colorantului ca un marker și timpul cât durează colorantul pentru a trece două puncte. După măsurarea razei tubului sau orificiului, puteți calcula aria folosind πr2, apoi folosițiv × Apentru a calcula debitul.
Pentru a curge prin caracteristici naturale, cum ar fi albia unui râu, trebuie să aproximați zona. Să presupunem că cea mai adâncă parte a râului este raza unui jgheab semicilindric. Calculați aria secțiunii transversale folosind πr2, apoi ia jumătate din asta și folosește-l pentruAîn ecuațieÎ = v × Apentru a obține un debit aproximativ.
Calculul debitului utilizând presiunea
Când un fluid curge printr-o conductă închisă, nu îl puteți vedea, deci nu puteți măsura viteza acestuia. Cu toate acestea, dacă puteți măsura presiunea fluidului - ceea ce este de obicei ușor de făcut, folosind un manometru - puteți utiliza legea lui Poiseuille pentru a calcula debitul. Conform Legii lui Poiseuille, debitulÎvariază direct cu diferența de presiune Δpîntre capetele țevii și a patra putere a razei țeviir4, și variază invers cu lungimea țeviiL. Ecuația este:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
Undeµeste vâscozitatea fluidului.
Legea lui Poiseuille presupune un flux laminar (non-turbulent), care este o presupunere sigură la presiuni scăzute și diametre mici ale țevilor.
