Jak obliczyć strumień masy

Jedną z podstawowych zasad w badaniach statyki i dynamiki, szczególnie w płynach, jest zachowanie masy. Zasada ta stwierdza, że ​​masa nie jest ani tworzona, ani niszczona. W analizie inżynierskiej ilość materii w określonej objętości, która jest czasem nazywana objętością kontrolną, pozostaje stała w wyniku tej zasady. Strumień masy jest miarą ilości masy wchodzącej lub wychodzącej z objętości kontrolnej. Równanie rządzące do obliczania strumienia masy jest równaniem ciągłości.

Zdefiniuj głośność sterowania. Na przykład powszechną objętością kontrolną w inżynierii lotniczej jest sekcja testowa w tunelu aerodynamicznym. Zazwyczaj jest to kanał o przekroju prostokątnym lub okrągłym, który stopniowo zmniejsza się z większego obszaru do mniejszego. Inną nazwą tego rodzaju objętości kontrolnej jest dysza.

Określ pole przekroju, przez które mierzysz strumień masy. Obliczenia są łatwiejsze, jeśli przechodzące wektory prędkości są prostopadłe do obszaru, ale nie jest to wymagane. W przypadku dyszy obszarem przekroju jest zwykle wlot lub wylot.

Określ prędkość przepływu przechodzącego przez pole przekroju. Jeśli wektor prędkości jest prostopadły, jak w dyszy, wystarczy wziąć wielkość wektora.

wektor R = (r1) i + (r2) j + (r3) k wielkość R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

Określić gęstość przepływu masy w obszarze przekroju. Jeśli przepływ jest nieściśliwy, gęstość będzie stała przez cały czas. Jeśli nie masz jeszcze dostępnej gęstości, co jest powszechne w problemach teoretycznych, może być konieczne użycie określonego sprzętu laboratoryjnego, takiego jak termopary lub rurki Pitota do pomiaru temperatury (T) i ciśnienia (p) w punkcie, w którym chcesz zmierzyć masę strumień. Następnie możesz obliczyć gęstość (rho) za pomocą idealnego równania gazu:

p = (rho) RT

gdzie R jest idealną stałą gazu właściwą dla przepływającego materiału.

Użyj równania ciągłości, aby obliczyć strumień masy na powierzchni. Równanie ciągłości pochodzi z zasady zachowania masy i jest zwykle podawane jako:

strumień = (rho) * A * V

Gdzie „rho” oznacza gęstość, „A” oznacza pole przekroju, a „V” oznacza prędkość na mierzonej powierzchni. Na przykład, jeśli masz dyszę z okrągłym wlotem o promieniu 3 stóp, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 stóp kwadratowych. Jeśli przepływ płynie z prędkością 12 stóp / s, a gęstość zostanie określona na 0,0024 ślimaków / ft ^ 3, wówczas strumień masy wynosi:

0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 ślimaków / s