När du utformar ett system för att flytta vätskor runt - till exempel en naturgasutvinningsrigg - är det viktigt att veta hur snabbt vätskan du arbetar med flyter genom rören.Ytlig flödeshastighet(akaytlig vätskehastighetellerytlig gashastighet) är ett sätt att uppskatta hastigheten med vilken avätska(dvs. gas eller vätska) passerar genom ett föremål.
Att beräkna ytlig hastighet är relativt lätt när du känner till formeln och erforderliga mätningar. Läs vidare för att lära dig mer om antagandena som ligger till grund för ytlig hastighet och hur du själv beräknar den.
De Ytlig hastighetsformel
Ytlig gashastighet (aka ytlig flödeshastighet) är en uppskattning av hur snabbt en vätska passerar genom ett föremål (t.ex. ett rör) eller ett poröst medium (t.ex. grus). Den beräknas med följande formel:
u_s = \ frac {Q} {A}
- usär ytlig hastighet för en given fas i meter / sekund (m / s)
- Fär fasens volymflöde, i meter kubad / sekund (m3/s)
- Aär tvärsnittsarean för röret eller det porösa mediet vätskan strömmar genom, i kvadratmeter (m2).
Ytlig hastighet är en bekväm uppskattning
I den verkliga världen är de flesta flödena inte enhetliga - luft består av flera gaser med små fasta partiklar suspenderade i den. Oljebrunnar extraherar vanligtvis en blandning av olja, vatten och naturgas på en gång. Dessa vätskor som flyter tillsammans, består av flera komponenter, kallasflerfasig flöden.
Ytlig flödeshastighet ignorerar de andra faserna för att bara uppskatta hastigheten för den fas du är intresserad av.
Fluid Dynamics: Velocity versus Flow
Låt oss säga att du är en trädgårdsmästare i ett mycket regnigt område. Som sådan är det viktigt att alla trädgårdssängar du kan bygga har utmärkt dränering för att förhindra översvämning. När du bygger en av dessa sängar, vilket är viktigare för dig att veta: vattnets ytliga hastighet i marken eller vattenflödet genom jorden? Det är flödeshastighet, som vi kommer att se nedan.
Dehastighet(ellerytlig hastighet) av en vätska är ett mått pågenomsnittlig hastighet och riktningvätskans partiklar rör sig. Det svarar på frågan "hur snabbt?" Det är en viktig parameter när en vätska används för att generera kraft, eftersom kraft ökar med hastighet. Luften som kommer ut ur munstycket måste röra sig snabbt för att blåsa bort vatten från händerna. Den totala mängden luft som kommer ut ur maskinen spelar ingen roll när det gäller torkning.
Flöde(akaflödeshastighet) är en mätning av volymen hos en vätska som rör sig mellan två platser över tiden. Med andra ord svarar det på frågan "hur mycket och hur snabbt?" Flöde är vad du behöver veta när du är intresserad av hur många fat olja du får ut ur din borrigg varje dag. Eller hur mycket vatten kan falla i din trädgård och hur snabbt utan att översvämma den.
Provberäkning: Ytlig vätskehastighet
En ingenjör designar en handtork och hon vet att hon behöver luft för att lämna enheten med en hastighet av cirka 30 meter / sekund för att effektivt slå vatten fritt från huden. Hennes nuvarande prototyp rör sig 0,4 kubikmeter / sekund luft genom ett munstycke med en tvärsnittsarea på cirka 0,0002 kvadratmeter - kommer luften att lämna munstycket med tillräcklig hastighet?
u_s = \ frac {Q} {A} = \ frac {15} {0.4} = 37.5 \ text {m / s}
37,5 meter / sekund är snabbare än 30 meter / sekund, och det är i samma ballpark - det är en lovande prototyp!