Як розрахувати потік рідини через отвір у трубі

Зміст

• Крок 1: Зберіть вимірювання труби
• Крок 2: Визначте область поперечного перерізу
• Крок 3: Знайдіть швидкість рідини
• Крок 4: Знайдіть потік об'єму рідини (Flux)
• Розрахунок зразка

Поширена проблема труб - корозія. З часом корозія в трубі може зробити отвір, який спричинить протікання. Обчислити потік рідини через отвір може бути складно через багато змінних, таких як швидкість потоку рідини, тиск у трубі та густина рідини, лише декілька, але це не відстороняє. Ви можете знайти відповідь, дотримуючись простої серії кроків.

Крок 1: Зберіть вимірювання труби

Отримайте вимірювання: діаметр (D) отвору в трубі та висота (h) поверхні рідини над отвором. Переконайтесь, що всі вимірювання знаходяться в одній стандартній одиниці. Наприклад, 1 дюйм = 0,0254 метри, тому, якщо ви використовуєте дюйми, конвертуйте свої вимірювання в метричні одиниці.

Крок 2: Визначте область поперечного перерізу

Обчисліть площу поперечного перерізу отвору (А). Діаметр отвору розділіть навпіл, щоб отримати радіус. Скористайтеся формулою A = πr² (радіус до другої потужності). Результат буде в одиницях квадратної довжини.

Крок 3: Знайдіть швидкість рідини

Використовуйте рівняння Бернуллі, щоб знайти швидкість рідини (v), якщо вона ще не передбачена. Якщо тиск рідини в трубі постійний (тобто, якщо потік стабільний), рідина виходить через отвір у трубі зі швидкістю v = √2_g_h, де g - прискорення внаслідок сили тяжіння, 9,8 м / с².

Крок 4: Знайдіть потік об'єму рідини (Flux)

Помножте площу поперечного перерізу отвору на швидкість рідини, щоб знайти об'ємний витрата рідини (Q): Q = A * v Це буде об'єм рідини, яка залишає отвір у кубічних метрах на секунду.

Розрахунок зразка

Розглянемо приклад з цифрами. Обчисліть потік рідини через отвір у трубі з постійним тиском, якщо вода залишає отвір зі швидкістю 1,7 м / с, а діаметр отвору d = 1 дюйм = 1 * 0,0254 = 0,0254 метри.

Спочатку знайдіть площу поперечного перерізу отвору: А = 3,14 * (0,0254 / 2) ^ 2 = 0,00051 м ^ 2. Оскільки тиск є постійним і швидкість води, що проходить через отвір, становить 1,7 м / с, скористайтеся формулою зі кроку 4, щоб знайти об’єм води, що виходить з отвору: Q = 0,00051 м ^ 2 * 1,7 м / с = 0,000867 м ^ 3 / с.

Оскільки 1 кубічний метр = 61,024 кубічних дюймів, Q = 0,000867м ^ 3 / с * 61,024 = 52,9 дюйма ^ 3 / с. Таким чином, 52,9 кубічних дюймів води залишає отвір у трубі за секунду.