Volumetrische stroomsnelheid: 7 belangrijke concepten

• Volumestroom
• Volumestroomvergelijking
• Volumestroomsymbool
• Volumestroomeenheden
• Volumedebiet naar massadebiet
• Volumedebiet naar snelheid
• Volumestroom naar molair debiet
• Veelgestelde vragen

Volumestroom

Het volumetrische debiet (volumestroom, snelheid van fluïdumstroming) wordt gedefinieerd als het fluïdumvolume dat per tijdseenheid door fluïdumstromend lichaam zoals pijpen, kanalen, rivierkanalen enz. Wordt geleid; In hydrometrie wordt het erkend als ontlading.

Over het algemeen wordt de volumestroom aangegeven met het symbool Q of V. De SI-eenheid is m³/ s. De kubieke centimeter per minuut wordt ook gebruikt als eenheid van volumestroom bij kleinschalige stroming

Volumestroom wordt ook gemeten in ft³/ s of gallon / min.

Volumestroom is niet hetzelfde als volumetrische flux, zoals begrepen door de wet van Darcy en weergegeven door het symbool q, de eenheden van m³/ (m²· S), dat wil zeggen m · s^-1(snelheid). Bij de berekening berekent de integratie van de flux over het oppervlak het volumetrische debiet.

In de tussentijd is het een scalaire hoeveelheid, aangezien het alleen de tijdsafgeleide is van het volume. De variatie in volumestromen door een gebied zou nul zijn voor een stabiele stromingssituatie.

Volumestroomvergelijking

Volumestroomsnelheid geeft het volume weer dat die moleculen in een vloeistofstroom in een bepaalde tijd innemen.

Q (V) = EEN v

De gegeven vergelijking is alleen geldig voor platte, vlakke doorsneden. In het algemeen blijken de vergelijking in een gekromd oppervlak oppervlakte-integralen te zijn.

Q (V) = volumestroom (in m³/ s), l / s, l / min (LPM)

A - Doorsnede van buis of kanaal (m²)

v - Snelheid (m / s, m / min, fps, fpm etc.

Omdat gassen samendrukbaar zijn, is volumetrisch stroomsnelheden kunnen aanzienlijk veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan druk of temperatuurschommelingen; daarom is het belangrijk om thermische apparatuur of processen en chemische processen te ontwerpen.

Volumestroomsymbool

Het symbool van het volumedebiet wordt gegeven als V of Q

Volumestroomeenheden

De eenheid van volumestroom wordt gegeven als (in m³/ s), l / s, l / min (LPM), cfm, gpm

Volumedebiet naar massadebiet

De variatie tussen massastroom en volumestroom heeft betrekking op de dichtheid van wat u beweegt. We concentreren ons op de vraag waarop we ons concentreren, wordt bepaald door de bezorgdheid van het probleem. Als we bijvoorbeeld een systeem ontwikkelen voor gebruik in een ziekenhuis, kan het bewegend water of bewegend bloed zijn. Omdat bloed dichter is dan water, zou dezelfde volumestroom resulteren in een hogere massastroom als de vloeistof bloed was dan als het water was. Omgekeerd, als de stroom ertoe zou leiden dat een bepaalde hoeveelheid massa in een bepaalde tijd wordt verplaatst, zou er meer water dan bloed worden verplaatst.

Volumedebiet naar snelheid

Als we de volumestroomeenheid zien, is het m³/ s, en de eenheid van snelheid is m / s. Dus als we volumestroom willen omzetten in snelheid. We delen het volumetrische debiet door het dwarsdoorsnedegebied waaruit vloeistof stroomt. Hier moeten we een gedeelte van een dwarsdoorsnede van een buis nemen waaruit vloeistof stroomt.

Kortom, als we een snelheid willen vinden uit de volumestroom, moeten we de volumestroom delen door de dwarsdoorsnede van de buis of het kanaal waaruit deze stroomt.

Eenheid van volumestroom m³/s

Eenheid van oppervlakte m²

Eenheid van snelheid =

Eenheid van snelheid = (m ^ 3 / s) / m ^ 2 = m / s

Volumestroom naar molair debiet

U weet dat Molaire stroomsnelheid (n) wordt gedefinieerd als de nr. aantal mollen in een oplossing / mengsel die het meetpunt passeren per tijdseenheid

Terwijl de volumestroom (V) -snelheid het vloeistofvolume is dat per tijdseenheid door het meetpunt stroomt.

Beide zijn met elkaar verbonden door een vergelijking

? (dichtheid van de vloeistof) = n/V

Veelgestelde vragen

Wat wordt bedoeld met stroomsnelheid?

Laten we eerst weten dat er twee soorten zijn debiets: massa en volumetrisch.

Beide stroomsnelheden worden gebruikt om te weten hoeveel vloeistof er per tijdseenheid door een leidingsectie gaat. De massadebiet meet de stromende massa en de volumetrische stroomsnelheid meet het volume stromende vloeistof.

Als de vloeistof onsamendrukbaar van aard is, zoals vloeibaar water onder normale omstandigheden, zijn beide hoeveelheden proportioneel, waarbij de dichtheid van de vloeistof wordt gebruikt.

Deze stroomsnelheden zijn nuttig in veel belangrijke vloeistof dynamische berekeningen, dus ik ben blij met een van de toepassingen: continuïteitsvergelijking.

De continuïteitsvergelijking stelt dat in een leiding met waterdichte wanden waar een onsamendrukbare vloeistof stroomt, de volumestroom is constant in alle leidingsecties.

Debietberekening met behulp van druk

In gevallen zoals stromingsnozzles, venturi en opening, is de stroming afhankelijk van ΔP (P1-P2) door de vergelijking:

Q = C_D π / 4 D2² [2 (P1-P2) / ρ (1 - d⁴)]^1/2

Waar dan ook:

Q  -> stroom in m³/s

C_D -> ontladingscoëfficiënt = A₂/A₁

P₁ en P₂ -> in N / m²

ρ -> vloeistofdichtheid in eenheid kg / m³

D2 -> De binnendiameter van mondstukken (in m)

D1 -> De diameter van de inlaat- en uitlaatleiding (in m)

en d = D2 / D1 diameterverhouding

Kan ik twee verschillende volumetrische stroomsnelheden toevoegen van hetzelfde gas dat uit twee verschillende leidingen kwam en onder verschillende omstandigheden werd gemeten?

Als we verschillende situaties beschouwen, is het antwoord ja. Laten we eens kijken wat die situaties zijn? De druk in de pijpleiding moet relatief minimaal zijn. Er is geen verandering in dichtheid vanwege drukvariatie. Het debietmeetapparaat moet ver van het verbindingspunt van de buis worden geïnstalleerd om drukinterferentie te voorkomen.

Wanneer zou het maximale volumetrische debiet optreden via een pomp, en waarom?

Als we een centrifugaalpomp beschouwen, is het volumetrische debiet van de pomp recht evenredig met de snelheid van de waaier en een kubus van de waaierdiameter. Dus als we de snelheid voor een bepaalde pomp verhogen, krijgen we een hoog debiet. Anders, als we ons concentreren op de diameter, kunnen we een grote pomp installeren om een ​​hoog debiet te krijgen. Het is ook mogelijk om een ​​hoog debiet te krijgen door meerdere pompen parallel te installeren. Onthoud dat elke pomp dezelfde opvoerhoogte moet ontwikkelen bij de afvoer; anders kan er terugstroming naar een andere pomp optreden.

Maar al die oplossingen zijn gebaseerd op theoretische overwegingen. Als je dat in een echte plant zou moeten doen, dan moeten er veel beperkingen zijn waar je rekening mee moet houden!

U moet bijvoorbeeld rekening houden met de kosten van een pomp, ruimteverbruik enz.

Hoe zet je een molair debiet om in een volumedebiet?

Beide zijn met elkaar verbonden door een vergelijking

? (dichtheid van de vloeistof) = n/V

Hoe komt het dat het volumetrische debiet van de inlaat niet gelijk is aan dat bij een uitgang onder stabiele omstandigheden?

Als de stroming onsamendrukbaar is en niet reageert, kan het zijn dat de volumestroom niet hetzelfde is als in inlaat en uitlaat. Een andere mogelijkheid is dat de wet van behoud van massa moet worden vervuld.

Is er een verband tussen druk en volumestroom in de lucht?

Voor die relatie kunnen we zoeken naar “Hagen-Poiseuille relatie”, het buisdebiet is gerelateerd aan de buismaat, de vloeistofeigenschappen en ΔP is uitgelegd.

Het is afgeleid van de vergelijkingen van Navier-Stokes, dus het is een momentumbalans.

∆P = 128 μLQ / (πd ^ 4)

AP is de drukval [Pa]

μ is de vloeistofviscositeit [Pa⋅s]

L gelijk aan pijplengte [m]

Q is de volumestroom in [m3 / s]

d is de diameter van de buis [m]

Waarom neemt de opvoerhoogte van een pomp af met het volumedebiet?

Het is eigenlijk gemakkelijker te visualiseren als je ze omdraait. Als het hoofd dat de pomp moet werken tegen gaat naar beneden, het volume dat het afvoert stijgt (voor een centrifugaalpomp bij een bepaald toerental).

In wezen geeft de pomp energie aan de vloeistof met een vaste snelheid (waarbij de efficiëntie even wordt genegeerd). Die energie kan worden geproduceerd als potentiële energie (opvoerhoogte) of kinetische energie (volumestroom), of elke combinatie tot aan de totale hoeveelheid energie.

Het is vergelijkbaar met het duwen van een zwaargewicht een helling op. Hoe steiler de helling, hoe minder gewicht je hem kunt pushen.      

Wat is het verschil tussen volumetrische flux en snelheid in poreuze mediumstroom?

Volumetrische flux is het vloeistofvolume dat in tijdseenheid door een eenheidsoppervlak stroomt, terwijl snelheid de afstand is die door de vloeistof wordt afgelegd vanaf tijdpunten van twee eenheden.

De eenheid van volumetrische flux en snelheid is hetzelfde.

In het geval van een poreus medium zal de volumetrische flux kleiner zijn dan of gelijk zijn aan (waarschijnlijk minder gelijk) dan de snelheid van de stroming, afhankelijk van de poreusheid van het medium.

Versnelt de waterval langs een verticale buis bij g? Ik wil het volumetrische debiet van water op de bodem van een 85 m hoge verticale buis berekenen?

Het hangt af van de wrijvingsfactor van de buis. De wrijvingsfactor is afhankelijk van de ruwheid van de buis en het Reynoldgetal. De wrijving is weerstand tegen de waterstroom. Het betekent dat wrijving de acceleratie vermindert. Als we beschouwen dat de wrijving nul is, dan is de versnelling gelijk aan g.

Er zou een continue waterstroom langs de buis ontstaan. Het maakt dus niet uit, aangezien de gemiddelde snelheid hetzelfde zou zijn als aan de bovenkant van de buis of halverwege.

Als u het volumetrische debiet van water aan de onderkant van de buis wilt berekenen, moet u de snelheid berekenen en vermenigvuldigen met de dwarsdoorsnede van de buis.

als we wrijving negeren, wordt de gemiddelde snelheid aan de onderkant gegeven door

v = √2gh

Het energieverlies is terug te vinden in het sombere diagram.

Hoe beïnvloedt een klep het volumetrische debiet zonder het behoud van massa te schenden?

Zoals we weten, is de volumestroomsnelheid de vermenigvuldiging van de snelheid en het dwarsdoorsnedegebied van waaruit de stroming stroomt. In het geval van de klep wordt het dwarsdoorsnedegebied beïnvloed. De verandering van het dwarsdoorsnedegebied varieert de snelheid van de stromende vloeistof, maar de totale volumestroom blijft hetzelfde. Aan het principe van behoud van massa is voldaan. Volgens het principe van Bernoulli weten we dat het verminderen van kinetische energie in het dwarsdoorsnedeoppervlak wordt omgezet in drukkenergie.

vijand meer artikel klik hier

Dr. Deepakkumar Jani

Ik ben Deepak Kumar Jani, bezig met een doctoraat in mechanisch-hernieuwbare energie. Ik heb vijf jaar onderwijservaring en twee jaar onderzoekservaring. Mijn interessegebieden zijn thermische techniek, autotechniek, mechanische metingen, technische tekeningen, vloeistofmechanica enz. Ik heb een patent aangevraagd op "Hybridisatie van groene energie voor energieproductie". Ik heb 17 onderzoeksartikelen en twee boeken gepubliceerd.
Ik ben blij deel uit te maken van Lambdageeks en wil graag een deel van mijn expertise op een simplistische manier aan de lezers presenteren.
Naast academici en onderzoek houd ik ervan om door de natuur te dwalen, de natuur vast te leggen en mensen bewust te maken van de natuur.
Zie ook mijn You-tube Kanaal over “Invitation from Nature”