The objemový průtok umožňuje určit objem kapaliny, která prochází částí potrubí, a poskytuje míru rychlosti, s jakou se kapalina pohybuje skrz něj. Proto je jeho měření obzvláště zajímavé v oblastech tak rozmanitých, jako je průmysl, medicína, stavebnictví a výzkum..
Měření rychlosti kapaliny (ať už je to kapalina, plyn nebo jejich směs) však není tak jednoduché, jako měření rychlosti přemístění pevného tělesa může být. Proto se stává, že pro znalost rychlosti kapaliny je nutné znát její tok.
Touto a mnoha dalšími otázkami týkajícími se tekutin se zabývá obor fyziky známý jako mechanika tekutin. Tok je definován jako to, kolik tekutiny prochází částí potrubí, ať už je to potrubí, ropovod, řeka, kanál, krevní potrubí atd., S přihlédnutím k časové jednotce.
Objem, který prochází danou oblastí v jednotce času, se obvykle vypočítá, také se nazývá objemový tok. Rovněž je definována hmotnost nebo hmotnostní tok, který prochází danou oblastí v určitou dobu, i když se používá méně často než objemový tok..
Objemový průtok je reprezentován písmenem Q. V případech, kdy se průtok pohybuje kolmo na část vodiče, je určen následujícím vzorcem:
Q = A = V / t
V tomto vzorci A je část vodiče (je to průměrná rychlost kapaliny), V je objem at je čas. Protože v mezinárodním systému se plocha nebo část vodiče měří vmdva a rychlost vm / s, průtok se měří m3/ s.
V případech, kdy rychlost posunu kapaliny vytváří úhel θ se směrem kolmým na povrchovou část A, je výraz pro určení průtoku následující:
Q = A cos θ
To je v souladu s předchozí rovnicí, protože když je tok kolmý na oblast A, θ = 0, a proto cos θ = 1.
Výše uvedené rovnice platí pouze tehdy, pokud je rychlost kapaliny stejnoměrná a pokud je plocha řezu plochá. V opačném případě se objemový tok vypočítá pomocí následujícího integrálu:
Q = ∫∫s v d S
V tomto integrálu dS je povrchový vektor, určený následujícím výrazem:
dS = n dS
Tam je n jednotkový vektor kolmý na povrch potrubí a dS povrchový diferenciální prvek.
Charakteristickým znakem nestlačitelných tekutin je, že hmotnost tekutiny je konzervována pomocí dvou sekcí. Z tohoto důvodu je splněna rovnice kontinuity, která vytváří následující vztah:
ρ1 NA1 PROTI1 = ρdva NAdva PROTIdva
V této rovnici ρ je hustota kapaliny.
Pro případy režimů s permanentním tokem, ve kterých je hustota konstantní, a proto platí, že ρ1 = ρdva, scvrkává na následující výraz:
NA1 PROTI1 = Adva PROTIdva
To odpovídá potvrzení, že tok je zachován, a proto:
Q1 = Qdva.
Z pozorování výše uvedeného vyplývá, že tekutiny se zrychlují, když dosáhnou užšího úseku potrubí, zatímco zpomalují, když dosáhnou širšího úseku potrubí. Tato skutečnost má zajímavé praktické aplikace, protože umožňuje hrát s rychlostí pohybu tekutiny.
Bernoulliho princip určuje, že pro ideální tekutinu (tj. Kapalinu, která nemá ani viskozitu, ani tření), která se pohybuje v oběhu uzavřeným potrubím, zůstává její energie konstantní po celou dobu jejího posunu..
Bernoulliho princip nakonec není nic jiného než formulace zákona zachování energie pro tok tekutiny. Bernoulliho rovnici lze tedy formulovat následovně:
h + vdva / 2g + P / ρg = konstantní
V této rovnici h je výška ag je gravitační zrychlení.
Bernoulliho rovnice bere v úvahu energii tekutiny v každém okamžiku, energii skládající se ze tří složek.
V tomto případě je Bernoulliho rovnice vyjádřena takto:
h ρ g + (vdva ρ) / 2 + P = konstantní
Logicky v případě skutečné tekutiny není splněn výraz Bernoulliho rovnice, protože při posunu tekutiny dochází ke ztrátám třením a je nutné uchýlit se ke složitější rovnici.
Objemový průtok bude ovlivněn, pokud bude v potrubí překážka.
Kromě toho se objemový průtok může také měnit v důsledku kolísání teploty a tlaku ve skutečné tekutině, která se pohybuje potrubím, zejména pokud se jedná o plyn, protože objem, který plyn zaujímá, se mění v závislosti na teplotě a tlaku na.
Skutečně jednoduchou metodou měření objemového průtoku je nechat kapalinu proudit do měřicí nádrže po stanovenou dobu..
Tato metoda obecně není příliš praktická, ale pravdou je, že je nesmírně jednoduché a velmi názorné pochopit význam a důležitost znalosti rychlosti toku tekutiny..
Tímto způsobem se tekutina nechá po určitou dobu protékat do měřící nádrže, změří se nahromaděný objem a získaný výsledek se vydělí uplynulým časem.
Zatím žádné komentáře