Hur man beräknar vätskeflödet genom ett hål i ett rör

Ett vanligt problem med rör är korrosion. Med tiden kan korrosion i ett rör skapa ett hål som orsakar läckage. Att beräkna vätskeflödet genom ett hål kan vara svårt på grund av många variabler som vätskeflöde hastighet, tryck i röret och vätskans densitet, för att bara nämna några, men förstår inte avskräckt. Du hittar svaret du behöver genom att följa en enkel serie steg.

Steg 1: Samla mätningar av röret

Skaffa mått: diameter (D) på hålet i röret och höjd (h) på vätskans yta ovanför hålet. Se till att alla mätningar är i samma standardenhet. Till exempel 1 tum = 0,0254 meter, så om du använder tum konverterar du dina mätningar till metriska enheter.

Steg 2: Bestäm tvärsnittsområdet

Beräkna hålets tvärsnittsarea (A). Dela hålets diameter i hälften för att få radien. Använd formeln:

A = \ pi r ^ 2

Resultatet blir i enheter med kvadratlängd.

Steg 3: Hitta vätskehastigheten

Använd Bernoulli-ekvationen för att hitta vätskehastigheten (v) om den inte redan finns. Om vätsketrycket i ett rör är konstant (dvs. om flödet är stabilt), lämnar vätskan genom hålet i röret med en hastighet av:

instagram story viewer

v = \ sqrt {2gh}

där g är acceleration på grund av gravitation, 9,8 m / s2.

Steg 4: Hitta vätskevolymflödet (flöde)

Multiplicera hålets tvärsnittsarea med fluidhastigheten för att hitta volymflödeshastigheten för vätskan (Q) ::

Q = Av

Detta kommer att vara volymen av vätskan som lämnar hålet i kubikmeter per sekund.

Provberäkning

Låt oss titta på ett exempel med siffror. Beräkna vätskeflödet genom hålet i röret med konstant tryck om vattnet lämnar hålet med en hastighet på 1,7 m / s och hålets diameter är d = 1 tum = 0,0254 meter.

Hitta först hålets tvärsnittsarea:

A = \ pi \ gånger (0,0254 / 2) ^ 2 = 0,00051 \ text {m} ^ 2

Eftersom trycket är konstant och hastigheten på vattnet som går genom hålet är 1,7 m / s, använd formeln från steg 4 för att hitta volymen vatten som lämnar hålet:

Q = 0.00051 \ gånger 1.7 = 0.000867 \ text {m} ^ 3 \ text {/ s}

Eftersom 1 kubikmeter = 61,024 kubikcentimeter, Q = 52,9 tum3/s. Således lämnar 52,9 kubikcentimeter vatten hålet i röret per sekund.

Saker du behöver

  • Vetenskaplig miniräknare
  • Måttband
  • Penna
  • Papper
Teachs.ru
  • Dela med sig
instagram viewer