Jak obliczyć przepływ płynu przez otwór w rurze

Zawartość

• Krok 1: Zbierz pomiary rury
• Krok 2: Określ obszar przekroju
• Krok 3: Znajdź prędkość płynu
• Krok 4: Znajdź przepływ objętościowy płynu (strumień)
• Przykładowe obliczenia

Częstym problemem związanym z rurami jest korozja. Z czasem korozja w rurze może spowodować otwór, który powoduje wyciek. Obliczanie przepływu płynu przez otwór może być trudne, ze względu na wiele zmiennych, takich jak prędkość przepływu płynu, ciśnienie w rurze i gęstość płynu, żeby wymienić tylko kilka, ale nie zniechęcaj się. Możesz znaleźć potrzebną odpowiedź, wykonując prostą serię kroków.

Krok 1: Zbierz pomiary rury

Uzyskaj pomiary: średnica (D) otworu w rurze i wysokość (h) powierzchni płynu nad otworem. Upewnij się, że wszystkie pomiary są w tej samej standardowej jednostce. Na przykład 1 cal = 0,0254 metra, więc jeśli używasz cali, przekonwertuj swoje pomiary na jednostki metryczne.

Krok 2: Określ obszar przekroju

Oblicz pole przekroju otworu (A). Podziel średnicę otworu na pół, aby uzyskać promień. Użyj wzoru A = πr² (promień do drugiej mocy). Wynik będzie w jednostkach długości kwadratu.

Krok 3: Znajdź prędkość płynu

Użyj równania Bernoulliego, aby znaleźć prędkość płynu (v), jeśli jeszcze go nie podano. Jeśli ciśnienie płynu w rurze jest stałe (tj. Jeśli przepływ jest stały), płyn opuszcza otwór w rurze z prędkością v = √2_g_h, gdzie g oznacza przyspieszenie ziemskie 9,8 m / s².

Krok 4: Znajdź przepływ objętościowy płynu (strumień)

Pomnóż pole przekroju otworu przez prędkość płynu, aby znaleźć objętościowe natężenie przepływu płynu (Q): Q = A * v Będzie to objętość płynu, który opuszcza otwór w metrach sześciennych na sekundę.

Przykładowe obliczenia

Spójrzmy na przykład z liczbami. Obliczyć przepływ płynu przez otwór w rurze przy stałym ciśnieniu, jeśli woda opuszcza otwór z prędkością 1,7 m / s, a średnica otworu wynosi d = 1 cal = 1 * 0,0254 = 0,0254 metra.

Najpierw znajdź pole przekroju otworu: A = 3,14 * (0,0254 / 2) ^ 2 = 0,00051 m ^ 2. Ponieważ ciśnienie jest stałe, a prędkość wody przepływającej przez otwór wynosi 1,7 m / s, użyj wzoru z kroku 4, aby znaleźć objętość wody, która opuszcza otwór: Q = 0,00051 m ^ 2 * 1,7 m / s = 0,000867 m ^ 3 / s.

Ponieważ 1 metr sześcienny = 61 024 cali sześciennych, Q = 0,000867 m ^ 3 / s * 61 024 = 52,9 cali ^ 3 / s. Zatem 52,9 cali sześciennych wody opuszcza otwór w rurze na sekundę.