Indhold
- Beregning af strømningshastighed gennem en åbning
- Brug af flowhastighedsformlen
- Beregning af strømningshastighed ved hjælp af tryk
At finde strømningshastigheden for vand fra en tud, f.eks. En havepigot eller badeværelsesbatteri, er en simpel øvelse, der kun kræver en spand og en timer. Det er en smule mere kompliceret at beregne strømningshastighed i et åbent rør, såsom en tagrend eller flodbund.
Strømningshastighedsformlen er generelt Q = EN × v, hvor Q er strømningshastigheden, EN er tværsnitsområdet på et punkt i strømningens sti og v er væskens hastighed på dette tidspunkt. I nogle situationer, f.eks. Vandet, der flyder i en vandløb, beregnes EN er vanskeligt, og det bedste du kan gøre er en tilnærmelse. I andre, såsom en væske, der strømmer i et lukket rør, er det vanskeligt at måle v, men det behøver du ikke. Hvis du kan måle væsketrykket, kan du bruge Poiseuilles Law.
Beregning af strømningshastighed gennem en åbning
Hvis du har brug for at kende strømningshastigheden gennem en åbning, såsom en tappe eller en dryppemitter, skal du bare lade et vist volumen samle sig i en beholder og måle, hvor lang tid det tager at akkumuleres. For eksempel kan du måle strømningshastighed fra en tappe ved at lade vandet fylde en 5-gallons spand og registrere tiden. Del 5 efter den tid, det tog at få antallet af gallons pr. Enhedstid. Hvis du måler tid i minutter, får du resultatet i gallon pr. Minut.
For at måle strømningshastighed fra en lille åbning, såsom for en dryppemitter, har du brug for en meget mindre beholder, såsom en kvartkrukke, og en længere tidsenhed, men princippet er det samme. Dråbeudsendere vurderes normalt i antallet af gallons i timen, de udsender. En emitter, der lægger 1 gallon i timen, vil fylde en kvartkrukke på 15 minutter.
Brug af flowhastighedsformlen
Hvis du kan se væsken strømme, kan du måle dens hastighed, og det betyder, at alt hvad du behøver, er det område, gennem hvilket fluidet strømmer gennem for at beregne strømningshastigheden ved hjælp af formlen Q = EN × v.
Hvis væsken strømmer gennem en åbning eller et klart rør, er en måde at måle hastigheden at introducere farvestof som en markør og tid, hvor lang tid det tager farvestoffet at passere to punkter. Efter måling af rørets eller åbningens radius, kan du beregne areal ved hjælp af π_r_2, brug derefter v × EN til beregning af strømningshastighed.
For at strømme gennem naturlige træk, fx en flodbund, er du nødt til at tilnærme dig området. Antag, at den dybeste del af floden er radius for et halvcylindrisk trug. Beregn tværsnitsområdet ved hjælp af π_r_2, tag derefter halvdelen af det og brug det til EN i ligningen Q = v × EN for at få en omtrentlig strømningshastighed.
Beregning af strømningshastighed ved hjælp af tryk
Når en væske strømmer gennem et lukket rør, kan du ikke se det, så du kan ikke måle dets hastighed. Hvis du imidlertid kan måle fluidtrykket - som normalt er let at gøre ved hjælp af en trykmåler - kan du bruge Poiseuilles Law til at beregne strømningshastighed. I henhold til Poiseuilles Law er strømningshastigheden Q varierer direkte med trykforskellen Δ_p_ mellem rørenderne og den fjerde effekt i rørets radius r4, og det varierer omvendt med rørlængden L. Ligningen er:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}hvor µ er viskositeten af væsken.
Poiseuilles Law antager laminær (ikke-turbulent) strømning, hvilket er en sikker antagelse ved lavt tryk og små rørdiametre.