Innhold
- Beregne strømningshastighet gjennom en åpning
- Bruke Flow Rate Formula
- Beregning av strømningshastighet ved bruk av trykk
Å finne strømningshastigheten for vann fra en tut, for eksempel en hage-tapp eller badekran, er en enkel øvelse som ikke krever noe mer enn en bøtte og en tidtaker. Beregning av strømningshastighet i et åpent trau, for eksempel rennestein eller elveleie, er litt mer komplisert, og beregning av strømningshastighet for en væske i et lukket rør er enda mer komplisert.
Generelt er strømningshastighetsformelen Q = EN × v, hvor Q er strømningshastigheten, EN er tverrsnittsområdet på et punkt i strømningsbanen og v er væskens hastighet på dette tidspunktet. I noen situasjoner, for eksempel vann som renner i en elvebunn, beregner EN er vanskelig, og det beste du kan gjøre er en tilnærming. I andre, som for en væske som strømmer i et lukket rør, er det vanskelig å måle v, men du trenger ikke. Hvis du kan måle væsketrykket, kan du bruke Poiseuilles Law.
Beregne strømningshastighet gjennom en åpning
Hvis du trenger å vite strømningshastigheten gjennom en åpning, for eksempel en tapper eller en drypputstråler, er alt du trenger å gjøre å la et visst volum samle seg i en beholder og måle hvor lang tid det tar å samle seg. For eksempel kan du måle strømningshastighet fra en tapp ved å la vann fylle en 5-gallons bøtte og registrere tiden. Del 5 etter den tid det tok å få antall gallons per tidsenhet. Hvis du måler tid i minutter, får du resultatet i gallons per minutt.
For å måle strømningshastigheten fra en liten åpning, som for en drypputstråler, trenger du en mye mindre beholder, for eksempel en kvartkrukke, og en lengre tidsenhet, men prinsippet er det samme. Drypputsendere er vanligvis vurdert i antall liter per time de slipper ut. En emitter som legger ut 1 gallon i timen, vil fylle en kvartkrukke på 15 minutter.
Bruke Flow Rate Formula
Hvis du kan se væsken strømme, kan du måle hastigheten, og det betyr at alt du trenger er området som væsken strømmer gjennom for å beregne strømningshastigheten ved å bruke formelen Q = EN × v.
Hvis væsken strømmer gjennom en åpning eller et klart rør, er en måte å måle hastigheten å innføre fargestoff som en markør og tid hvor lang tid det tar fargestoffet å passere to punkter. Etter å ha målt radien til røret eller åpningen, kan du beregne areal ved å bruke π_r_2, bruk deretter v × EN for å beregne strømningshastighet.
Hvis du vil flyte gjennom naturlige funksjoner, for eksempel et elvelei, må du omtrede området. Anta at den dypeste delen av elven er radien til et halvsylindrisk rør. Beregn tverrsnittsarealet ved å bruke π_r_2, ta deretter halvparten av det og bruk det til EN i ligningen Q = v × EN for å få en omtrentlig strømningshastighet.
Beregning av strømningshastighet ved bruk av trykk
Når en væske strømmer gjennom et lukket rør, kan du ikke se det, slik at du ikke kan måle hastigheten. Imidlertid, hvis du kan måle væsketrykket - som vanligvis er enkelt å gjøre, ved hjelp av en trykkmåler - kan du bruke Poiseuilles Law for å beregne strømningshastighet. I følge Poiseuilles Law er strømningshastigheten Q varierer direkte med trykkforskjellen Δ_p_ mellom endene av røret og den fjerde kraften til radien til røret r4, og det varierer omvendt med rørlengden L. Ligningen er:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}hvor µ er viskositeten til væsken.
Poiseuilles Law antar laminær (ikke-turbulent) strømning, som er en sikker forutsetning ved lavt trykk og små rørdiametere.