İçerik
Hacim akış hızı, fizikte, kütle değil fiziksel boyutlar açısından ne kadar maddenin birim zamanda uzayda hareket ettiğini tanımlayan bir terimdir. Örneğin, bir mutfak musluğunu çalıştırdığınızda, belirli bir süre içinde (genellikle saniye veya dakika olarak) belirli bir miktarda su (sıvı ons, litre veya başka bir şeyle ölçebileceğiniz), musluk açıklığından geçer. Bu miktar hava debisi olarak kabul edilir.
"Hacim akış hızı" terimi neredeyse her zaman sıvılar ve gazlar için geçerlidir; Katılar "akmaz", uzayda sabit bir oranda hareket edebildikleri halde.
Hacim Akış Hızı Denklemi
Bu tür problemlerin temel denklemi
S = AV
nerede S Hacim akış hızı, bir akan malzeme tarafından işgal edilen enine kesit alanı ve V ortalama akış hızıdır. V Ortalama olarak kabul edilir çünkü akan bir sıvının her kısmı aynı oranda hareket etmez. Örneğin, bir nehrin sularını saniyede belirli bir sayıda galonda yavaş yavaş aşağı doğru ilerletirken, yüzeyin burada daha yavaş ve orada daha hızlı olduğunu fark etmişsinizdir.
Kesit, genellikle akış debisi problemlerinde bir çemberdir, çünkü bu problemler genellikle dairesel borularla ilgilidir. Bu gibi durumlarda, alanı bulursunuz bir Borunun yarıçapı karelenerek (çapın yarısı) ve sonucu yaklaşık 3.14159 değerinde olan pi (π) sabiti ile çarparak.
Her zamanki SI (Fransızca'dan "uluslararası sistem", "eşdeğer" metrik "e kadar) akış hızı birimleri saniyede litre (L / s) veya dakikada mililitredir (mL / dak). ABD uzun zamandır emperyal (İngiliz) birimler kullandığı için, galon / gün, galon / dak (gpm) veya saniye cinsinden kübik fit (cfs) cinsinden ifade edilen hacimsel debileri görmek çok daha yaygındır. Bu amaç için yaygın olarak kullanılmayan birimlerdeki hacimsel debileri bulmak için Kaynaklar'daki gibi bir çevrimiçi debiler hesaplayıcısı kullanabilirsiniz.
Kütle Akış Hızı
Bazen, sadece birim zamanda hareket eden sıvının hacmini değil, bunun temsil ettiği kütle miktarını bilmek isteyebilirsiniz. Bu, belli bir borunun veya başka bir sıvı borusunun veya rezervuarın ne kadar ağırlıkla güvenli bir şekilde dayanabileceğinin bilinmesi gerektiğinde, mühendislik için açıkça kritiktir.
Kütle akış hızı formülü, tüm denklemin akışkanın yoğunluğu ile çarpılmasıyla hacimsel akış hızı formülünden elde edilebilir; ρ. Bu, yoğunluğun kütle olarak hacme bölünmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır, bu da kütlenin yoğunluk kez hacmine eşit olduğu anlamına gelmektedir. Hacim akış denklemi, birim zaman başına zaten birime hacmine sahiptir, dolayısıyla birim zaman başına kütle elde etmek için, sadece yoğunlukla çarpmanız gerekir.
Kütle akış hızı denklemi bu nedenle
ṁ = ρAV
ṁveya "m-dot", kütle akış hızının olağan sembolüdür.
Hacim Akış Hızı Problemleri
Diyelim ki size 0,2 m (10 cm, yaklaşık 4 inç) yarıçapında bir boru verildi ve bir tam su tankını bir saatten daha az bir sürede boşaltmak için bu boruyu kullanmanız gerektiği söylendi. Tank, yüksekliği olan bir silindirdir (h3 metre ve 5 metre çapında. Su akışının boru içerisinde m cinsinden hızlı hareket etmesi gerekir.3/ s, bu işi yapmak için? Silindir hacminin formülü π_r_2h.
Faiz denklemi S = AVve çözmekte olduğunuz değişken V.
İlk olarak, yarıçapın çapın yarısı olduğunu hatırlatarak tanktaki suyun hacmini hesaplayın:
π × (2,5 m)2 × 3 m = 58,9 m3
Ardından, bir saatteki saniye sayısını belirleyin:
60 s / dak x 60 dak / saat = 3600 s
Gerekli hava debisini belirleyin:
S = 58,9 m3/ 3600 s = 0,01636 m3/ s
Şimdi alanı belirle bir Drenaj borunuzdan:
π × (0.1)2 = 0,0314 m2
Böylece var olan hava debisinin denkleminden
V = S/bir
= 0,01636 m3/ s ÷ 0,0314 m2
= 0,52 m / s = 52 cm / s
Depoyu uygun şekilde boşaltmak için su, boru üzerinde ancak yarım metrelik veya saniyede 1,5 metreden biraz daha hızlı bir akla gelebilecek hızda zorlanmalıdır.