การหาอัตราการไหลของน้ำจากรางน้ำ เช่น หัวจุกสวนหรือก๊อกน้ำในห้องน้ำ เป็นการออกกำลังกายง่ายๆ ที่ไม่ต้องการอะไรมากไปกว่าถังและตัวจับเวลา การคำนวณอัตราการไหลในรางเปิด เช่น รางน้ำหรือก้นแม่น้ำนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย และการคำนวณอัตราการไหลของของเหลวภายในท่อปิดนั้นซับซ้อนกว่า
สูตรอัตราการไหลโดยทั่วไปคือ
Q=เฉลี่ย
ที่ไหนคิวคืออัตราการไหลอาคือพื้นที่หน้าตัดที่จุดในเส้นทางไหลและวีคือ ความเร็วของของเหลว ณ จุดนั้น ในบางสถานการณ์ เช่น น้ำที่ไหลในลำน้ำ การคำนวณอาเป็นเรื่องยาก และสิ่งที่ดีที่สุดที่คุณสามารถทำได้คือการประมาณ อย่างอื่น เช่น ของเหลวที่ไหลในท่อปิด วัดได้ยากวีแต่คุณไม่จำเป็นต้อง หากคุณสามารถวัดความดันของไหลได้ คุณสามารถใช้กฎของปอซูยล์
การคำนวณอัตราการไหลผ่านปาก
หากคุณต้องการทราบอัตราการไหลผ่านปาก เช่น เดือยหรือตัวปล่อยน้ำหยด สิ่งที่คุณมี ให้ทำคือปล่อยให้ปริมาณหนึ่งสะสมในภาชนะและวัดว่าต้องใช้เวลานานแค่ไหน สะสม ตัวอย่างเช่น คุณสามารถวัดอัตราการไหลจากเดือยโดยปล่อยให้น้ำเติมถังขนาด 5 แกลลอนและบันทึกเวลา หาร 5 ตามเวลาที่ใช้เพื่อให้ได้จำนวนแกลลอนต่อหน่วยเวลา หากคุณวัดเวลาเป็นนาที คุณจะได้ผลลัพธ์เป็นแกลลอนต่อนาที
ในการวัดอัตราการไหลจากช่องปากขนาดเล็ก เช่น ของตัวปล่อยหยด คุณจะต้องมีภาชนะที่เล็กกว่ามาก เช่น โถควอร์ต และหน่วยเวลาที่ยาวกว่า แต่หลักการก็เหมือนกัน ตัวปล่อยน้ำหยดมักจะได้รับการจัดอันดับเป็นจำนวนแกลลอนต่อชั่วโมงที่ปล่อยออกมา อีซีแอลที่สูบจ่าย 1 แกลลอนต่อชั่วโมงจะเติมโถควอร์ตใน 15 นาที
การใช้สูตรอัตราการไหล
หากคุณเห็นการไหลของของไหล คุณสามารถวัดความเร็วของของไหลได้ และนั่นหมายถึงสิ่งที่คุณต้องมีคือพื้นที่ที่ของไหลไหลผ่านเพื่อคำนวณอัตราการไหลโดยใช้สูตรคิว = อา × วี.
ถ้าของเหลวไหลผ่านปากหรือท่อใส วิธีหนึ่งในการวัดความเร็วคือแนะนำสีย้อมให้เป็นเครื่องหมาย และเวลาที่ใช้สีย้อมผ่านจุดสองจุด หลังจากวัดรัศมีของท่อหรือปากแล้ว คุณสามารถคำนวณพื้นที่โดยใช้ πr2แล้วใช้วี × อาเพื่อคำนวณอัตราการไหล
หากต้องการไหลผ่านลักษณะทางธรรมชาติ เช่น ร่องน้ำ คุณต้องประมาณพื้นที่ สมมติว่าส่วนที่ลึกที่สุดของแม่น้ำเป็นรัศมีของรางน้ำกึ่งทรงกระบอก คำนวณพื้นที่หน้าตัดโดยใช้ πr2จากนั้นใช้ครึ่งหนึ่งแล้วใช้สำหรับ andอาในสมการคิว = วี × อาเพื่อให้ได้อัตราการไหลโดยประมาณ
การคำนวณอัตราการไหลโดยใช้แรงดัน
เมื่อของเหลวไหลผ่านท่อปิด คุณจะมองไม่เห็น ดังนั้นคุณจึงไม่สามารถวัดความเร็วได้ อย่างไรก็ตาม หากคุณสามารถวัดความดันของไหลได้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะทำได้ง่ายโดยใช้เกจวัดแรงดัน คุณสามารถใช้กฎของ Poiseuille เพื่อคำนวณอัตราการไหลได้ ตามกฎของ Poiseuille อัตราการไหลคิวแปรผันโดยตรงกับความแตกต่างของแรงดัน Δพีระหว่างปลายท่อกับกำลังที่สี่ของรัศมีของท่อr4และแปรผกผันกับความยาวท่อหลี่. สมการคือ:
Q = \frac{π\Delta pr^4}{8μL}
ที่ไหนµคือ ความหนืดของของไหล
กฎของ Poiseuille ถือว่าการไหลแบบราบเรียบ (ไม่ปั่นป่วน) ซึ่งเป็นสมมติฐานที่ปลอดภัยที่แรงดันต่ำและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อขนาดเล็ก