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:
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