Statik ve dinamik çalışmalarında, özellikle akışkanlarda, ana prensiplerden biri kütlenin korunumu. Bu ilke, kitlenin ne yaratıldığını ne de yok edildiğini belirtir. Mühendislik analizinde, bazen kontrol hacmi olarak adlandırılan önceden belirlenmiş bir hacim içindeki madde miktarı, bu prensibin sonucu olarak sabit kalır. Kütle akısı, kontrol hacminden giren veya çıkan kütle miktarının ölçümüdür. Kütle akısını hesaplamak için geçerli denklem süreklilik denklemidir.
Kontrol hacmini tanımlayın. Örneğin, havacılık mühendisliğinde ortak bir kontrol hacmi bir rüzgar tüneli test bölümüdür. Bu genellikle, daha geniş bir alandan daha küçük bir bölgeye kademeli olarak azalan dikdörtgen veya dairesel bir enine kesitli kanaldır. Bu tür kontrol hacminin bir diğer adı bir nozüldür.
İçindeki kütle akısını ölçtüğünüz kesit alanı belirleyin. Hesaplamalar, geçen vektörlerin bölgeye dik olması durumunda daha kolaydır, ancak bu gerekli değildir. Bir ağızlık için, kesit alanı genellikle giriş veya çıkışdır.
Kesit alandan geçen akış hızını belirleyin. Eğer hız vektörü, bir nozüldeki gibi dikse, sadece vektörün büyüklüğünü almanız gerekir.
vektör R = (r1) i + (r2) j + (r3) k büyüklüğü R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Kesit alandaki kütle akışının yoğunluğunu belirleyin. Akış sıkıştırılamaz ise, yoğunluk boyunca sabit olacaktır. Teorik problemlerde sıkça görüldüğü gibi yoğunluğa sahip değilseniz, kütleyi ölçmek istediğiniz noktada sıcaklığı (T) ve basıncı (p) ölçmek için termokupl veya pitot tüpü gibi bazı laboratuar ekipmanlarını kullanmanız gerekebilir. akı. Daha sonra, mükemmel gaz denklemini kullanarak yoğunluğu (rho) hesaplayabilirsiniz:
p = (rho) RT
burada R, akış malzemesine özgü mükemmel gaz sabitidir.
Yüzeydeki kütle akısını hesaplamak için süreklilik denklemini kullanın. Süreklilik denklemi kütlenin korunumu ilkesinden gelir ve tipik olarak şöyle verilir:
akı = (rho) * A * V
"Rho", yoğunluk olduğunda, "A" enine kesitsel alandır ve "V" ölçülen yüzeydeki hızdır. Örneğin, 3 feet yarıçaplı dairesel girişli bir ağızlığa sahipseniz, A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 ayak kare. Akış 12 ft / s'de hareket ediyorsa ve yoğunluğu 0.0024 sümük / ft ^ 3 olarak belirlerseniz, kütle akısı:
0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 sümük / s