Iskanje pretoka vode iz izliva, kot sta vrtna cev ali kopalniška pipa, je preprosta vaja, ki ne zahteva nič drugega kot vedro in časovnik. Izračun pretoka v odprtem koritu, kot je žleb ali struga, je nekoliko bolj zapleten, izračun pretoka tekočine v zaprti cevi pa je še bolj zapleten.
Formula pretoka na splošno znaša
Q = Povpr
kjeVje pretok,Aje površina preseka v točki na poti toka invje hitrost tekočine na tej točki. V nekaterih situacijah, na primer pri pretoku vode v strugi, preračunavanjeAje težko in najboljše, kar lahko naredite, je približek. V drugih, na primer pri tekočini, ki teče v zaprti cevi, je težko izmeritiv, vendar vam ni treba. Če lahko izmerite tlak tekočine, lahko uporabite Poiseuilleov zakon.
Izračun pretoka skozi odprtino
Če morate vedeti pretok skozi odprtino, kot je cev ali oddajnik, imate vse, kar imate narediti je, da pustite, da se določena količina kopiči v posodi, in izmerite, kako dolgo traja kopičijo. Na primer, lahko izmerite pretok iz cevi, tako da pustite, da voda napolni 5-litrsko vedro, in zabeležite čas. Razdelite 5 s časom, potrebnim za pridobitev števila litrov na enoto časa. Če čas merite v minutah, boste rezultat dobili v galonah na minuto.
Za merjenje hitrosti pretoka iz majhne odprtine, na primer izpuščaja kapljic, boste potrebovali veliko manjšo posodo, na primer litrsko posodo, in daljšo enoto časa, vendar je načelo enako. Kapalniki so običajno ocenjeni s številom litrov na uro, ki ga oddajajo. Oddajnik, ki odda 1 galono na uro, napolni kozarec v 15 minutah.
Uporaba formule pretoka
Če vidite tekočino, ki teče, lahko izmerite njeno hitrost, kar pomeni, da je vse, kar potrebujete, območje, skozi katero teče tekočina za izračun hitrosti pretoka po formuliV = A × v.
Če tekočina teče skozi odprtino ali prosojno cev, je en način za merjenje hitrosti uvedba barvila kot označevalca in čas, kako dolgo traja, da barvilo preide dve točki. Po merjenju polmera cevi ali odprtine lahko izračunate površino s pomočjo πr2, nato uporabitev × Aza izračun pretoka.
Za pretok skozi naravne danosti, kot je struga, morate približno približati površino. Predpostavimo, da je najgloblji del reke polmer polvaljnega korita. Izračunajte površino preseka s pomočjo πr2, nato vzemite polovico tega in uporabite zaAv enačbiV = v × Ada dobimo približno pretok.
Izračun pretoka z uporabo tlaka
Ko tekočina teče skozi zaprto cev, je ne vidite, zato ne morete izmeriti njene hitrosti. Če pa lahko izmerite tlak tekočine - kar je običajno enostavno z manometrom - lahko za izračun pretoka uporabite Poiseuilleov zakon. Po Poiseuillevem zakonu pretokVse spreminja neposredno z razliko tlaka Δstrmed konci cevi in četrto močjo polmera cevir4, spreminja pa se obratno glede na dolžino ceviL. Enačba je:
Q = \ frac {π \ Delta pr ^ 4} {8μL}
kjeµje viskoznost tekočine.
Poiseuille-ov zakon predvideva laminarni (ne-turbulentni) tok, kar je varna predpostavka pri nizkih tlakih in majhnih premerih cevi.