Akış Hızı Nasıl Hesaplanır?

İçerik

• Bir Delikten Akış Hızının Hesaplanması
• Akış Hızı Formülünü Kullanma
• Basınç Kullanarak Akış Hızı Hesabı

Bir bahçe musluğu veya banyo musluğu gibi bir musluktan suyun akış hızını bulmak, bir kova ve zamanlayıcıdan başka bir şey gerektirmeyen basit bir egzersizdir. Oluk veya nehir yatağı gibi açık bir oluktaki akış hızının hesaplanması biraz daha karmaşıktır ve kapalı bir boru içindeki sıvının akış hızının hesaplanması daha da karmaşıktır.

Genel olarak akış hızı formülü, S = bir × v, nerede S akış hızı, bir akış yolundaki bir noktada enine kesit alanı ve v bu noktada sıvının hızıdır. Bir nehir yatağında akan su gibi bazı durumlarda hesaplama bir zordur ve yapabileceğiniz en iyisi bir yaklaşımdır. Diğerlerinde, örneğin kapalı bir boruda akan sıvınınki gibi, ölçülmesi zor v, ama zorunda değilsin. Akışkan basıncını ölçebiliyorsanız, Poiseuilles Yasasını kullanabilirsiniz.

Bir Delikten Akış Hızının Hesaplanması

Tıkaç veya damlama emitörleri gibi bir delikten geçen akış hızını bilmeniz gerekiyorsa, tek yapmanız gereken belirli bir hacmin bir kapta birikmesine izin vermek ve ne kadar süre birikeceğini ölçmektir. Örneğin, suyun 5 galonluk bir kovayı doldurmasına izin vererek ve zamanı kaydederek tıkaçtaki akış hızını ölçebilirsiniz. Birim zamanda galon sayısını almak için gereken süreyi 5'e bölün. Süreyi dakika cinsinden ölçerseniz, sonucu dakika başına galon olarak alacaksınız.

Akış hızını, bir damlama vericisininki gibi küçük bir delikten ölçmek için, çeyrek kavanoz gibi çok daha küçük bir kaba ve daha uzun bir zaman birimine ihtiyacınız olacaktır, ancak prensip aynıdır. Damla yayıcılar genellikle yaytıkları saat başına galon sayısında derecelendirilir. Saatte 1 galon veren bir yayıcı, 15 dakika içinde bir çeyrek kavanoz doldurur.

Akış Hızı Formülünü Kullanma

Eğer akışkanın akışını görebilirseniz, hızını ölçebilirsiniz ve bu, ihtiyacınız olan tek şey, formülü kullanarak akış hızını hesaplamak için akışkanın içinden geçtiği alandır. S = bir × v.

Eğer akışkan bir delikten veya berrak bir tüpten akıyorsa, hızı ölçmenin bir yolu boyayı bir işaretleyici olarak tanıtmak ve boyanın iki noktadan geçmesinin ne kadar süreceğidir. Tüpün yarıçapını veya deliğini ölçtükten sonra, π_r_ kullanarak alanı hesaplayabilirsiniz.², sonra kullan v × bir Akış hızını hesaplamak için.

Nehir yatağı gibi doğal özelliklerden geçmek için alanı yaklaşık olarak hesaplamanız gerekir. Nehrin en derin kısmını yarı silindirik bir teknenin yarıçapı olarak kabul edin. Area_r_ ile kesit alanı hesaplayın², o zaman bunun yarısını al ve onu kullan. bir denklemde S = v × bir yaklaşık bir akış hızı elde etmek için.

Basınç Kullanarak Akış Hızı Hesabı

Bir sıvı kapalı bir borudan akarken, onu göremezsiniz, böylece hızını ölçemezsiniz. Bununla birlikte, akışkan basıncını ölçebilirseniz - ki bu genellikle kolaydır, bir basınç ölçer kullanarak - akış hızını hesaplamak için Poiseuilles Yasasını kullanabilirsiniz. Poiseuilles Kanunu'na göre akış hızı S Borunun uçları ve borunun yarıçapının dördüncü gücü arasındaki basınç farkı Δ_p_ ile doğrudan değişir r⁴ve boru uzunluğuyla ters olarak değişir L. Denklem:

Q = frak {π Delta pr ^ 4} {8μL}

nerede µ sıvının viskozitesidir.

Poiseuilles Kanunu, düşük basınçlarda ve küçük boru çaplarında güvenli bir varsayım olan laminer (türbülanslı olmayan) akışı üstlenir.