İçerik
Poiseuilles kanununa göre, bir boru uzunluğundan geçen akış hızı, boru yarıçapının dördüncü gücüne göre değişir. Akış hızını etkileyen tek değişken bu değildir; diğerleri ise borunun uzunluğu, sıvının viskozitesi ve sıvının maruz kaldığı basınçtır. Poiseuilles yasası, sadece düşük basınçlarda ve küçük boru çaplarında geçerli olan bir idealizasyon olan laminer akışı üstlenir. Türbülans, gerçek dünyadaki çoğu uygulamada bir faktördür.
Hagen-Poiseuille Kanunu
Fransız fizikçi Jean Leonard Marie Poiseuille, 19. yüzyılın başlarında akışkan akışı üzerine bir dizi deney yaptı ve bulgularını 1842'de yayınladı. Poiseuille, akış hızının dördüncü boru yarıçapı gücüyle orantılı olduğunu ancak Alman hidroliğinin düşüldüğü sonucuna varıldı. mühendis Gotthilf Hagen de aynı sonuçlara ulaştı. Bu nedenle, fizikçiler bazen Poenuille Hagen-Poiseuille yasası olarak yayınlanan ilişkiye atıfta bulunur.
Kanun şöyle ifade edilir:
Hava debisi = π X basınç farkı X boru yarıçapı 4 X sıvı viskozitesi / 8 X viskozite X boru uzunluğu.
F = πPr4 / 8nl
Bu ilişkiyi kelimelere dökmek için: Belirli bir sıcaklıkta, bir tüp veya boru içerisindeki akış hızı, tüpün uzunluğu ile sıvının viskozitesi ile ters orantılıdır. Akış hızı, basınç gradyanı ve borunun yarıçapının dördüncü gücü ile doğru orantılıdır.
Poiseuilles Yasasını Uygulamak
Türbülans bir faktör olsa bile, akış hızının boru çapı ile nasıl değiştiğine dair makul derecede doğru bir fikir edinmek için Poiseuilles denklemini kullanabilirsiniz. Borunun belirtilen boyutunun çapının bir ölçüsü olduğunu ve Poiseuilles kanununu uygulamak için yarıçapa ihtiyacınız olduğunu unutmayın. Yarıçap, çapın yarısıdır.
2 inç uzunluğundaki bir su borunuzun olduğunu ve 6 inçlik bir boru ile değiştirirseniz debinin ne kadar artacağını bilmek istediğinizi varsayalım. Bu 2 inç yarıçapındaki bir değişiklik. Borunun uzunluğunun ve basıncın sabit olduğunu varsayalım. Suyun sıcaklığı da sabit olmalıdır, çünkü sıcaklık düştükçe suyun viskozitesi artar. Bütün bu koşullar yerine getirilirse, akış hızı 2 faktörü ile değişecektir.4veya 16.
Akış hızı, uzunluğa ters olarak değişir, bu nedenle, çapı sabit tutarken borunun uzunluğunu iki katına çıkarırsanız, sabit basınç ve sıcaklıkta zaman birimi başına bunun yaklaşık yarısı kadar su elde edersiniz.