Unul dintre principiile principale în studiul staticii și dinamicii, în special în cazul fluidelor, este conservarea masei. Acest principiu afirmă că masa nu este nici creată, nici distrusă. În analiza tehnică, cantitatea de materie din interiorul unui volum prestabilit, care este uneori numit volum de control, rămâne constantă ca urmare a acestui principiu. Fluxul de masă este măsurarea cantității de masă care trece în sau din volumul de control. Ecuația de guvernare pentru calcularea fluxului de masă este ecuația de continuitate.
Definiți volumul de control. De exemplu, un volum de control comun în ingineria aeronautică este o secțiune de testare a tunelului eolian. Acesta este, de obicei, un canal dreptunghiular sau circular cu secțiune transversală care scade treptat de la o zonă mai mare la una mai mică. Un alt nume pentru acest tip de volum de control este o duză.
Determinați aria secțiunii transversale prin care măsurați fluxul de masă. Calculele sunt mai ușoare dacă vectorii de viteză care trec sunt perpendiculari pe zonă, dar acest lucru nu este necesar. Pentru o duză, secțiunea transversală este de obicei intrarea sau ieșirea.
Determinați viteza fluxului care trece prin zona secțiunii transversale. Dacă vectorul viteză este perpendicular, ca într-o duză, trebuie doar să luați magnitudinea vectorului.
vector R = (r1) i + (r2) j + (r3) k magnitudine R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Determinați densitatea fluxului de masă la zona secțiunii transversale. Dacă debitul este incompresibil, densitatea va fi constantă pe tot parcursul. Dacă nu aveți deja densitatea disponibilă, așa cum este obișnuit în problemele teoretice, poate fi necesar să utilizați anumite laboratoare echipamente precum termocupluri sau tuburi pitot pentru a măsura temperatura (T) și presiunea (p) în punctul pe care doriți să îl măsurați fluxul de masă. Apoi puteți calcula densitatea (rho) folosind ecuația gazului perfect:
p = (rho) RT
unde R este constanta de gaz perfectă specifică materialului de curgere.
Folosiți ecuația de continuitate pentru a calcula fluxul de masă la suprafață. Ecuația de continuitate provine din principiul conservării masei și este de obicei dată ca:
flux = (rho) * A * V
Unde „rho” este densitatea, „A” este aria secțiunii transversale, iar „V” este viteza la suprafața măsurată. De exemplu, dacă ați avut o duză cu o intrare circulară cu o rază de 3 picioare, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 metri pătrați. Dacă debitul se deplasează la 12 ft / s și determinați densitatea la 0,0024 slugs / ft ^ 3, atunci fluxul de masă este:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 limace / s