Bahçe musluğu veya banyo musluğu gibi bir musluktan suyun akış hızını bulmak, bir kova ve bir zamanlayıcıdan başka bir şey gerektirmeyen basit bir alıştırmadır. Oluk veya nehir yatağı gibi açık bir oluktaki akış hızının hesaplanması biraz daha karmaşıktır ve kapalı bir boru içindeki bir sıvının akış hızının hesaplanması daha da karmaşıktır.
Akış hızı formülü, genel olarak,
Q=Av
neredeSakış hızıdır,birakış yolundaki bir noktada kesit alanıdır vevsıvının o andaki hızıdır. Bir nehir yatağında akan su gibi bazı durumlarda, hesaplamabirzordur ve yapabileceğiniz en iyi şey bir yaklaşımdır. Kapalı bir boruda akan bir sıvınınki gibi diğerlerinde, ölçülmesi zordur.v, ama zorunda değilsin. Akışkan basıncını ölçebiliyorsanız Poiseuille Yasasını kullanabilirsiniz.
Bir Orifis İçinden Akış Hızının Hesaplanması
Musluk veya damlatıcı gibi bir delikten geçen akış hızını bilmeniz gerekiyorsa, elinizdeki tek şey yapılması gereken belirli bir hacmin bir kapta birikmesine izin vermek ve bunun ne kadar sürdüğünü ölçmektir. biriktirmek. Örneğin, suyun 5 galonluk bir kovayı doldurmasına izin vererek ve süreyi kaydederek bir musluktan akış hızını ölçebilirsiniz. Birim zamandaki galon sayısını elde etmek için geçen süreyi 5'e bölün. Zamanı dakika olarak ölçerseniz, sonucu dakika başına galon olarak alırsınız.
Damlama emitörü gibi küçük bir delikten akış hızını ölçmek için, litre kavanoz gibi çok daha küçük bir kaba ve daha uzun bir zaman birimine ihtiyacınız olacak, ancak prensip aynıdır. Damla yayıcılar genellikle yaydıkları saat başına galon sayısı ile derecelendirilir. Saatte 1 galonluk bir emitör, 15 dakikada bir litrelik bir kavanozu dolduracaktır.
Akış Hızı Formülünü Kullanma
Akışkan akışını görebiliyorsanız, hızını ölçebilirsiniz ve bu, formülü kullanarak akış hızını hesaplamak için tek ihtiyacınız olan akışkanın aktığı alan olduğu anlamına gelir.S = bir × v.
Akışkan bir delikten veya şeffaf bir tüpten akıyorsa, hızı ölçmenin bir yolu, bir işaretleyici olarak boyayı ve boyanın iki noktadan geçmesinin ne kadar sürdüğünü ölçmektir. Tüpün veya deliğin yarıçapını ölçtükten sonra, π kullanarak alanı hesaplayabilirsiniz.r2, sonra kullanv × birAkış hızını hesaplamak için.
Nehir yatağı gibi doğal özelliklerden akış için alanı tahmin etmeniz gerekir. Nehrin en derin kısmının yarı silindirik bir teknenin yarıçapı olduğunu varsayın. π kullanarak kesit alanını hesaplayınr2, sonra bunun yarısını alın ve bunubirdenklemdeS = v × birYaklaşık bir akış hızı elde etmek için.
Basınç Kullanarak Debi Hesaplama
Kapalı bir borudan bir sıvı akarken onu göremezsiniz, dolayısıyla hızını ölçemezsiniz. Ancak sıvı basıncını ölçebiliyorsanız – ki bu genellikle bir manometre kullanarak yapılması kolaydır – akış hızını hesaplamak için Poiseuille Yasasını kullanabilirsiniz. Poiseuille Yasasına göre, akış hızıSbasınç farkı Δ ile doğrudan değişirpborunun uçları ile borunun yarıçapının dördüncü kuvveti arasındar4, ve boru uzunluğu ile ters orantılı olarak değişirL. Denklem:
S = \frac{π\Delta pr^4}{8μL}
neredeµsıvının viskozitesidir.
Poiseuille Yasası, düşük basınçlarda ve küçük boru çaplarında güvenli bir varsayım olan laminer (türbülanssız) akışı varsayar.