Уравнение объемного расхода выводится из

Уравнение объемного расхода выводится из

5-я лекция, 2010 год.

5. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ЖИДКОСТИ

5.1. Основные понятия

5.2. Расход. Уравнение расхода

5.3. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.

Три вида уравнения Бернулли для струйки идеальной жидкости.

5.1. Основные понятия

Кинематика жидкости существенно отличается от кинематики твердого тела. Если отдельные частицы абсолютно твердого тела жестко связаны между собой, то в движущейся жидкой среде такие связи отсутствуют; жидкость состоит из множества частиц движущихся одна относительно другой.

Скорость в данной точке пространства, занятого движущейся жидкостью, является функцией координат этой точки, а иногда и времени.

Задачей кинематики жидкости является определение скорости в любой точке жидкой среды, т. е. нахождение поля скоростей.

Мы сейчас рассмотрим движение идеальной жидкости, то есть жидкости, которая не обладает вязкостью.

В идеальной жидкости, так же как и в неподвижной реальной жидкости, возможен лишь один вид напряжений — нормальные напряжения сжатия, т. е. гидромеханическое давление.

Давление в движущейся идеальной жидкости обладает теми же свойствами, что и в неподвижной жидкости, на внешней поверхности жидкости оно направлено по нормали, а в любой точке внутри жидкости по всем направлениям одинаково.

Течение жидкости может быть установившимся или неустановившимся.

Установившимся называется течение жидкости, при котором давление и скорость являются функциями координат и не зависят от времени.

Давление и скорость могут измениться при перемещении частицы жидкости из одного положения в другое, но в данной неподвижной относительно русла точке давление и скорость при установившемся движении не изменяются во времени.

Последнее положение доказывается подобно тому, как это делалось для неподвижной жидкости (см. п. 1.4): составляются уравнения движения элементарного тетраэдра с учетом сил Д’Аламбера, которые затем вместе с массовыми силами стремятся к нулю при стягивании тетраэдра в точку.

р= f (х, у, z ); v = f ₂(х, у, z ); ,

где индексы у скорости означают ее проекции на соответствующие оси, жестко связанные с руслом.

В частном случае установившееся течение может быть равномерным, когда скорость каждой частицы не изменяется с изменением ее координат и поле скоростей остается неизменным вдоль потока .

Примером установившегося течения может служить истечение жидкости из со суда, в котором поддерживается постоянный уровень, или движение жидкости в трубопроводе, создаваемое центробежным насосом с постоянной частотой вращения вала.

Неустановившимся называется течение жидкости, характеристики которого изменяются во времени в точках рассматриваемого пространства.

В общем случае при неустановившемся течении давление и скорость зависят как от координат, так и от времени:

Примерами неустановившегося течения жидкости могут служить быстрое опорожнение сосуда через отверстие в дне или движение во всасывающей или напорной трубе поршневого насоса, поршень которого совершает возвратно-поступательное движение.

Исследование установившихся течений гораздо проще, чем неустановившихся.

При установившемся течении траектории частиц жидкости являются неизменными по времени. При неустановившемся течении траектории различных частиц, проходящих через данную точку пространства, могут иметь разную форму. Поэтому для рассмотрения картины течения, возникающей в каждый данный момент времени, вводится понятие линии тока.

Линией тока называется кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлен по касательной к этой кривой (рис. 5.1).

Очевидно, что в условиях установившегося течения линия тока совпадает с траекторией частицы и не изменяет своей формы с течением времени.

Трубкой тока называется бесконечно малый замкнутый контур, выделенный в данный момент времени в движущейся жидкости, через все точки которого проведены линии тока. Это условная трубчатая поверхность.

Элементарной струйкой называется часть потока, заключенная внутри трубки тока (рис.5.2).

В любой точке «трубки тока» т.е. на трубчатой поверхности струйки, векторы скорости направлены по касательной, а нормальные к этой поверхности составляющие скорости отсутствуют, следовательно, при установившемся движении ни одна частица жидкости, ни в одной точке трубки тока не может проникнуть внутрь струйки или выйти наружу.

Трубка тока, таким образом, является как бы непроницаемой стенкой, а элементарная струйка представляет собой самостоятельный элементарный поток.

Потоки конечных размеров будем сначала рассматривать, как совокупность элементарных струек, т. е. будем предполагать течение струйным. Из-за различия скоростей соседние струйки будут скользить одна по другой, но не будут перемешиваться одна с другой.

Живым сечением или сечением потока, называется площадь поверхности в пределах потока или струйки, проведенная нормально к линиям тока. Далее будем рассматривать в потоках такие участки, в которых струйки можно считать параллельными и, следовательно, живые сечения плоскими.

Различают напорные и безнапорные течения жидкости. Напорными называют течения в закрытых руслах без свободной поверхности, а безанапорными течения со свободной поверхностью. При напорных течениях давление вдоль потока обычно переменное, при безнапорном на свободной поверхности постоянное и чаще всего атмосферное. Примерами напорного течения могут служить течения в трубопроводах с повышенным (или пониженным) давлением, в гидромашинах или других гидроагрегатах. Безнапорными являются течения в реках, открытых каналах и лотках.

5.2. Расход. Уравнение расхода

Расходом называется количество жидкости, протекающее через живое сечение потока в единицу времени. Это количество можно измерить в единицах объема, в весовых единицах, в единицах массы в связи, с чем различают объемный Q , весовой Q_G и м ассовый расходы Q_m .

Для элементарной струйки, имеющей бесконечно малые площади сечений, можно считать истинную скорость одинаковой во всех точках каждого сечения. Следовательно, для этой струйки расходы равны.

объемный, (м 3 /с) dQ = v * dS , (5.136)

весовой, (Н/с) d Q_G = ρg * dQ , (5.2)

массовый, (кг/с) dQ_m = ρv * dS , (5.3)

где dS – площадь сечения струйки.

Для потока конечных размеров в общем случае скорость имеет различное значение в разных точках сечения, поэтому расход надо определять, как сумму элементарных расходов струек в данном сечении.

Q = . (5.4)

Обычно в рассмотрение вводят среднюю по сечению скорость v _ср = Q / S , откуда средний расход для струйки или потока равен

Условие неразрывности потока основывается на следующих свойствах, законе и предпосылках.

а) трубка тока имеет свойство непроницаемости для внешних, обтекающих ее потоков;

б) закон сохранения вещества;

в) предположение о сплошности (неразрывности) среды для установившегося течения несжимаемой жидкости.

На основании этих предпосылок и свойств можно утверждать, что объемный расход во всех сечениях элементарной струйки (см. рис.5.2) один и тот же

dQ = v ₁ * dS ₁ = v ₂ * dS ₂ → const (вдоль струйки). (5.6)
Это уравнение называется уравнением объемного расхода для элементарной струйки.

Аналогичное уравнение можно составить и для потока конечных размеров, ограниченного непроницаемыми стенками, только вместо истинных скоростей следует ввести средние скорости. В результате

Из последнего уравнения следует, что средние скорости в потоке несжимаемой жидкости обратно пропорциональны площадям сечений:

У равнение расхода (5.6‘) является следствием общего закона сохранения вещества для частных условий, в частности? для условий сплошности (неразрывности) течения.

5.3. Уравнение Бернулли для элементарной струйки

Рассмотрим установившееся течение идеальной жидкости находящейся под действием одной массовой силы — силы тяжести, и выведем для этого случая основное уравнение, связывающее между собой давление в жидкости и скорость ее движения.

Возьмем одну из элементарных струек, составляющих поток, выделим сечениями 1 и 2 участок этой струйки произвольной длины (рис.5.3). Пусть площадь первого сечения равна dS ₁ , скорость в нем V ₁ , давление P ₁ , а высота от произвольной плоскости сравнения Z ₁ . Во втором сечении dS ₂ , V ₂ , P ₂ и Z ₂ .

За бесконечно малый отрезок времени dt выделенный участок струйки переместится в положение 1’ – 2’ .

Применим к массе жидкости в объеме участка струйки теорему о кинетической энергии: работа сил, приложенных к телу, равна приращению кинетической энергии этого тела.

На жидкость действуют силы тяжести и силы давления, нормально к поверхности сечения рассматриваемого участка струйки.

Подсчитаем работу сил давления, сил тяжести и изменение кинетической энергии участка струйки за время dt . Эта теорема выглядит следующим образом.

( m )/2 — ( m )/2 = G * h = G * (Z₁-Z₂)

Работа силы давления в первом сечении положительна, так как направление силы совпадает с направлением перемещения, и выражается как произведение силы p ₁* dS на путь V ₁ dt :

Работа силы давления во втором сечении имеет знак минус, так как направление силы прямо противоположно направлению перемещения, и определяется выражением

Силы давления, действующие по боковой поверхности отрезка струйки, работы не производят, так как они нормальны к этой поверхности и к перемещениям.

Работа сил давления равна

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии положения участка струйки, поэтому надо из потенциальной энергии жидкости в объеме 1 — 2 вычесть потенциальную энергию жидкости в объеме 1’- 2’ . При этом энергия промежуточного объема 1’- 2 сократится, и останется лишь разность энергии элементов 1- 1’ , 2- 2’ .

ПО уравнению расходов (закон сплошности среды) ( 5.6’ ) объемы и силы тяжести заштрихованных элементов 1 -1’ и 2 — 2’ равны между собой:

Тогда работа силы тяжести выразится как произведение разности высот на силу тяжести dG :

Чтобы подсчитать приращение кинетической энергии рассматриваемого участка струйки за время dt , необходимо из кинетической энергии объема 1’- 2’ вычесть кинетическую энергию объема 1 — 2. При вычитании кинетическая энергия промежуточного объема 1’ — 2 сократится, и останется лишь разность кинетических энергий элементов 2 — 2’ и 1 — 1’ , масса каждого из которых равна dG / g .

Таким образом, приращение кинетической энергии на участке струйки равно

Сложив работу сил давления (см. уравнение 5.7) с работой силы тяжести (5.9) и приравняв эту сумму приращению кинетической энергии (5.10), получим исходное уравнение для трех видов уравнения Бернулли.

Разделим это уравнение на dG (изменение силы тяжести элементарной струйки за время dt ) (см. формулу (5.8) , и произведя сокращения на

Сгруппируем члены, относящиеся к первому сечению, в левой части уравнения, а члены, относящиеся ко второму сечению, в правой:

( 5 . 12 )

где z — геометрическая высота, или геометрический напор;

Р/ρ g – пьезометрическая высота или пьезометрический напор;

v 2 /2 g — скоростная высота или скоростной напор.

Полученное уравнение называется уравнением Бернулли для элементарной струйки идеальной несжимаемой жидкости. Оно было выведено Даниилом Бернулли в 1738 г .

Это уравнение является первой формой уравнения Бернулли, оно

( 5 . 13 )

называется полным напором и имеет размерность длины.

Данное уравнение получено путем деления исходного уравнения (5.11), выражающего теорему об изменении кинетической энергии элементарной струйки, на ее изменении ее силы тяжести за время dt .

Уравнение Бернулли (5.13) записано для двух произвольно взятых сечении струйки и выражает равенство полных напоров Н в этих сечениях. Так как сечения взяты произвольно, следовательно, и для любого другого сечения этой же струйки полный напор будет иметь то же значение

(вдоль струйки)

Для идеальной движущейся жидкости вдоль струйки тока сумма трех напоров: геометрического, пьезометрического и скоростного есть величина постоянная.

На рис. 5.4 показано изменение всех напоров вдоль струйки.

Линия изменения уровней жидкости в пьезометрах называется пьезометрической линией.

Из уравнения Бернулли и уравнения расхода следует, что если площадь поперечного сечения струйки уменьшается, т. е. струйка сужается, то скорость течения жидкости увеличивается, а давление уменьшается, и наоборот, если струйка расширяется, то скорость уменьшается, а давление возрастает.

На рис. 5.4 площадь поперечного сечения струйки от сечения 1 — 1 к сечению 2 — 2 уменьшается в 4 раза, скоростной напор увеличивается в 16 раз, а сечение 3 — 3 имеет ту же площадь, что и сечение 1-1.

Штриховой линией показано положение пьезометрической линия при тех же сечениях и при увеличении расхода в раз, вследствие чего скоростные высоты увеличиваются в 2 раза, а в узкой части струйки давление становятся меньше атмосферного.

Уравнение Бернулли можно записать в двух других формах. Разделив уравнение (5.11) на расход dQ = dS ₁* v ₁ dt = dS ₂* v ₂ dt , учитывая, что dG = ρ *g*dQ, а dQ = dG / ρ g, получим

, (5.15)

где все величины выражены в виде давлений.

В этой форме члены уравнения Бернулли имеют размерность давления и имеют следующие называния: ρ zg — весовое давление; р — гидромеханическое давление; ρ v 2 /2 — динамическое давление.

Разделив уравнение (5.11) на массу dm элементарного объема, равную ( ρ * v _1* dS ₁) * dt = ( ρ * v _2* dS ₂) * dt и преобразуем это уравнение подобно предыдущему. Тогда вместо выражения (5.15) будем иметь

(5.16)

Введем понятие удельной энергии жидкости, в качестве которой рассмотрим отношение энергии к массе или объему.

Нетрудно показать, что члены уравнения (5.16) представляют собой различные формами удельной механической энергии, а именно:

gz — удельная потенциальная энергия (ее еще называют энергией положения), так как частица жидкости массой Δ m , находясь на высоте z , обладает энергией равной Δ mgz , а на единицу массы приходится энергия g Δ mz /Δ m = gz ;

р/ρ — удельная энергия давления (движущейся) жидкости, так как частица массой Δ m при давлении р обладает способностью подняться на высоту h = р/ρ g и приобрести, таким образом, энергию положения Δ mg р/(ρ g ) = р/ρ (после деления на Δ m получаем р/ρ);

сумма gz + р/ρ – удельная потенциальная энергия жидкости;

v 2 /2 — удельная кинетическая энергия жидкости, так как для той же частицы Δ m кинетическая энергия отнесенная к ее массе Δ m v 2 /2 : Δ m = v 2 /2;

Hg = zg + p /ρ+ v 2 /2 – полная удельная механическая энергия движущейся жидкости.

Таким образом, энергетический смысл уравнения Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости заключается в постоянстве вдоль струйки полной удельной энергии жидкости.

Механическая энергия жидкости может иметь три формы: потенциальная энергия, энергия давленияи и кинетическая энергия.

Первая и третья формы механической энергии известны из механики, они свойственны твердым и жидким телам.

Энергия давления является специфической для движущихся жидкостей. В процессе движения идеальной жидкости одна форма энергии может превращаться в другую, однако полная удельная энергия идеальной жидкости при этом как следует из уравнения Бернулли, остается без изменений.

Энергию давления легко преобразовать в механическую работу. Простейшим устройством, с помощью которого осуществляют такое преобразование, является цилиндр с поршнем (рис. 5.5). Покажем, что при этом преобразовании каждая единица массы жидкости совершает работу, численно равную р/ρ.

Пусть площадь поршня равна s , его ход L , избыточное давление жидкости в левой полости цилиндра необходимое для преодоления силы F равно Р = F / S , избыточное давление по другую сторону поршня равно нулю. Преодолевая силу F при перемещении поршня из левого положения, давление совершает работу А = Р SL . Расход жидкости, которую необходимо подвести к цилиндру для совершения этой работы за время t , равен объему цилиндра, т. е. Q t = W = SL .Удельная работа, приходящаяся на 1 кг массы,

Уравнение сохранения расхода и уравнение Бернулли для потоков газа

Для потока газа выполняется уравнение сохранения массового или весового расхода.

Массовый расход – это масса газа, протекающая через поперечное сечение потока в единицу времени.

Весовой расход – это вес газа, протекающий через поперечное сечение потока в единицу времени.

Уравнение сохранения массового расхода газа выводится на основании закона сохранения материи, впервые сформулированным М.В. Ломоносовым в 1748г. Этот закон гласит: через каждое поперечное сечение элементарной струйки газа при установившемся движении в единицу времени должен протекать газ одной и той же массы.

Уравнение сохранения массового расхода для элементарной струйки газа имеет вид

, (9.11)

где — плотность газа;

— скорость газа;

— площадь поперечного сечения элементарной струйки газа.

Уравнение сохранения весового расхода газа имеет вид

, (9.12)

где — удельный вес газа.

Уравнение сохранения расхода (уравнение неразрывности) для струйки сжимаемого газа гласит: при установившемся движении массовый (весовой) расход есть величина постоянная для всех сечений данной элементарной струйки.

Уравнение сохранения расхода для потока сжимаемого газа имеет вид

или , (9.13)

где — средняя скорость;

— удельный расход газа.

Удельный расход газа – это масса газа, протекающего в единицу времени через единицу площади поперечного сечения потока.

Уравнение Бернулли для элементарной струйки газа имеет вид

— при адиабатном процессе

; (9.14)

— при политропном процессе

; (9.15)

— при изотермическом процессе

. (9.16)

При небольших перепадах давления сжимаемостью газа можно пренебречь, тогда уравнение Бернулли для элементарной струйки газа имеет вид

, (9.17)

где — весовое давление;

— статическое давление;

— скоростное (динамическое) давление.

На практике весовым давлением часто пренебрегают, тогда уравнение Бернулли для элементарной струйки газа имеет вид

. (9.18)

Полное давление — сумма статического и динамического давлений.

Уравнение Бернулли показывает, что при небольших перепадах давления полное давление вдоль элементарной струйки газа постоянно.

Уравнение Бернулли для потока реального газа имеет вид

, (9.19)

где — коэффициент кинетической энергии;

— потери удельной энергии на преодоление гидравлических сопротивлений.

Разность температур в двух сечениях потока определяется по формуле

. (9.20)

При движении газа с большими скоростями, близкими к скорости звука, уравнение Бернулли для потока реального газа имеет вид

, (9.21)

где — скорость распространения звука.

Скорость распространения звука определяется по формуле

. (9.22)

Вопросы для самопроверки

1 Какие вопросы изучает аэростатика и аэродинамика?

2 В чём отличие капельных жидкостей от газообразных?

3 Какие параметры характеризуют термодинамическое состояние газа?

4 Что устанавливается уравнением состояния идеального газа?

5 При каких видах воздействия может произойти изменение состояния газа?

6 За счёт чего происходит тепловое и механическое воздействия?

7 О чём гласит первый закон термодинамики?

8 Назовите основные термодинамические процессы.

9 Какой газ в механике жидкости и газа принимается за стандартный?

10 В каких случаях наблюдается однородная атмосфера?

11 Когда наблюдается изотермическая атмосфера?

12 Что представляет собой политропическая атмосфера?

13 Чему равна высота однородной атмосферы?

14 Какой вид имеет основное уравнение гидростатики в случае однородной атмосферы?

15 Как определяется распределение давления при равновесии газа для изотермической атмосферы?

16 Какой вид имеет уравнение, определяющее условия равновесия газа при адиабатном процессе для политропической атмосферы?

17 Как записывается закон распределения температуры при адиабатном и политропном процессах в случае политропической атмосферы?

18 Чему равна высота атмосферы при адиабатном процессе?

19 Дайте определение понятиям массового и весового расходов.

20 Какой закон был сформулирован М.В. Ломоносовым в 1748 году?

21 Какой вид имеет уравнение сохранения массового расхода для элементарной струйки газа?

22 Как записывается уравнение сохранения весового расхода для элементарной струйки газа?

23 О чём гласит уравнение сохранения расхода (уравнение неразрывности) для струйки сжимаемого газа?

24 Что такое удельный расход газа?

25 Какой вид имеет уравнение сохранения расхода для потока сжимаемого газа?

26 Как записывается уравнение Бернулли для элементарной струйки газа при адиабатном, политропном и изотермическом процессах?

27 Какой вид имеет уравнение Бернулли для элементарной струйки газа?

28 Как определяется полное давление вдоль элементарной струйки газа?

29 Какой вид имеет уравнение Бернулли для потока реального газа?

30 Как записывается уравнение Бернулли для потока реального газа при его движении со скоростями, близкими к скорости звука?

ЛЕКЦИЯ 10

Тема: Общая характеристика гидропривода

Объемный расход | Это все важное понятие

Объемный расход

Объемный расход (объемный расход, скорость потока жидкости) определяется как объем жидкости, прошедший в единицу времени через тело протекающей жидкости, такое как трубы, канал, речной канал и т. Д.); В гидрометрии это считается сбросом.

Как правило, объемный расход обозначается символом Q или V. В системе СИ используется м. 3 / с. Кубические сантиметры в минуту также используются в качестве единицы объемного расхода в мелкомасштабном потоке.

Объемный расход также измеряется в футах. 3 / с или галлон / мин.

Объемный расход не аналогичен объемному потоку, как это понимается в законе Дарси и обозначено символом q, единицей измерения m. 3 / (М 2 · С), то есть м · с -1 (скорость). В расчетах интегрирование потока по площади вычисляет объемный расход.

Между тем, это скалярная величина, так как это только производная от объема по времени. Изменение объемных потоков через площадь будет равно нулю для стационарного режима потока.

Уравнение объемного расхода

Объемный расход выражает объем, который эти молекулы в потоке жидкости занимают в данный момент времени.

Данное уравнение справедливо только для плоских плоских поперечных сечений. Как правило, в случае криволинейной поверхности уравнения оказываются поверхностными интегралами.

Q (V) = объемный расход (в м 3 / с), л / с, л / мин (л / мин)

A — Площадь поперечного сечения трубы или канала (м 2 )

v — Скорость (м / с, м / мин, кадр / с, кадр / мин и т. д.

Поскольку газы сжимаются, объемные скорости потока могут существенно изменяться под воздействием изменений давления или температуры; вот почему так важно проектировать тепловое оборудование или процессы и химические процессы.

Обозначение объемного расхода

Обозначение объемного расхода дано как V или Q

Единицы измерения объемного расхода

Единица измерения объемного расхода выражается как (в м 3 / с), л / с, л / мин (л / мин), куб. футов в минуту, галлонов в минуту

От объемного расхода к массовому расходу

Разница между массовым расходом и объемным расходом зависит от плотности того, что вы перемещаете. Мы ориентируемся на то, на чем мы ориентируемся, определяется интересом проблемы. Например, если мы разрабатываем систему для использования в больнице, это может быть вода или кровь. Поскольку кровь более плотная, чем вода, тот же объемный расход привел бы к более высокому массовому расходу, если бы жидкостью была кровь, чем если бы это была вода. И наоборот, если поток приводит к перемещению определенного количества массы за определенное время, перемещается больше воды, чем крови.

Объемный расход к скорости

Если мы видим единицу объемного расхода, это м 3 / с, а единица измерения скорости — м / с. Итак, если мы хотим преобразовать объемный расход в скорость. Мы делим объемный расход на площадь поперечного сечения, из которой вытекает жидкость. Здесь мы должны взять площадь поперечного сечения трубы, из которой течет жидкость.

Короче говоря, если мы хотим найти скорость на основе объемного потока, мы должны разделить объемный поток на площадь поперечного сечения трубы или воздуховода, из которого он течет.

Единица объемного расхода м 3 /s

Единица площади м 2

От объемного расхода к молярному расходу

Вы знаете, что молярный расход (n) определяется как no. молей в растворе / смеси, которые проходят через точку измерения за единицу времени

Принимая во внимание, что объемный расход (V) — это объем жидкости, прошедшей через точку измерения за единицу времени.

Оба они связаны уравнением

? (плотность жидкости) = n / V

Часто задаваемые вопросы

Что подразумевается под расходом?

Давайте сначала узнаем, что есть два типа скорость потокаs: массовые и объемные.

Обе скорости потока используются, чтобы узнать, сколько жидкости проходит через секцию трубы в единицу времени. Массовый расход измеряет текущую массу, а объемный расход измеряет объем текущей жидкости.

Если жидкость по своей природе несжимаема, как жидкая вода при нормальных условиях, обе величины пропорциональны с учетом плотности жидкости.

Эти скорости потока полезны во многих важных расчетах гидродинамики, поэтому мне нравится одно из приложений: уравнение неразрывности.

Уравнение неразрывности гласит, что в трубе с водонепроницаемыми стенками, где течет несжимаемая жидкость, объемный расход постоянен на всех участках трубы.

Расчет расхода по давлению

В таких случаях, как сопла, трубка Вентури и диафрагма, расход зависит от ΔP (P1-P2) уравнением:

Q = С_D π / 4 D2 2 [2 (P1-P2) / ρ (1 — d 4 )] 1/2

Q -> расход в м 3 /s

ρ -> плотность жидкости в единицах кг / м 3

D2 -> Внутренний диаметр форсунок (в м)

D1 -> Диаметр входного и выходного патрубков (в м)

и d = отношение диаметров D2 / D1

Могу ли я добавить два разных объемных расхода одного и того же газа, которые поступали из двух разных труб и были измерены в разных условиях?

Если мы рассмотрим несколько ситуаций, ответ — да. Посмотрим, что это за ситуации? Давление в трубопроводе должно быть относительно минимальным. Плотность не изменяется из-за колебаний давления. Устройство для измерения расхода следует устанавливать вдали от стыка труб, чтобы избежать воздействия избыточного давления.

Когда достигается максимальный объемный расход через насос и почему?

Если мы рассмотрим центробежный насос, объемный расход насоса прямо пропорционален скорости рабочего колеса и кубу диаметра рабочего колеса. Итак, если мы увеличим скорость для данного насоса, мы получим высокий расход. В противном случае, если мы сконцентрируемся на диаметре, мы можем установить большой насос, чтобы получить высокий расход. Также можно получить высокий расход, установив несколько насосов параллельно. Помните, что напор каждого насоса на выходе должен быть одинаковым; в противном случае может возникнуть обратный поток к другому насосу.

Но все эти решения основаны на теоретических соображениях. Если вы должны сделать это на реальном заводе, тогда должно быть много ограничений, которые вы должны учитывать!

Например, следует учитывать стоимость насоса, занимаемую площадь и т. Д.

Как преобразовать молярную скорость потока в объемную?

Оба они связаны уравнением

? (плотность жидкости) = n / V

Почему объемный расход на входе не равен расходу на выходе в установившемся режиме?

Если поток несжимаемый и не реагирует, то вполне возможно, что объемный поток не такой, как на входе и выходе. Другой может быть закон сохранения массы, который должен выполняться.

Есть ли связь между давлением и объемным расходом воздуха?

Для этого отношения мы можем искать «соотношение Хагена-Пуазейля», скорость потока в трубе связана с размером трубы, свойствами жидкости и ΔP.

Он выводится из уравнений Навье-Стокса, так что это баланс количества движения.

ΔP падение давления [Па]

μ — вязкость жидкости [Па⋅с]

L равно длине трубы [м]

Q будет объемным расходом в [м3 / с]

d — диаметр трубы [м]

Почему напор насоса уменьшается с увеличением объемного расхода?

На самом деле это легче визуализировать, если вы поменяете их местами. По мере того как напор, с которым насос должен работать, уменьшается, объем, который он нагнетает, увеличивается (для центробежного насоса с заданной скоростью).

По сути, насос передает энергию жидкости с фиксированной скоростью (на мгновение игнорируя КПД). Эта энергия может быть произведена в виде потенциальной энергии (напор) или кинетической энергии (объемный расход) или любой комбинации вплоть до общего количества энергии.

Это похоже на толкание тяжеловеса по рампе. Чем круче трамплин, тем с меньшим весом вы сможете отжиматься на нем.

В чем разница между объемным потоком и скоростью в потоке пористой среды?

Объемный поток — это объем жидкости, протекающей через единицу поверхности в единицу времени, тогда как скорость — это расстояние, пройденное жидкостью из двух единиц времени.

Единицы измерения объемного потока и скорости одинаковы.

В случае пористой среды объемный поток будет меньше или равен (с меньшей вероятностью будет равен) скорости потока, в зависимости от пористости среды.

Ускоряется ли водопад по вертикальной трубе при g? Я хочу рассчитать объемный расход воды на дне вертикальной трубы высотой 85 м?

Это зависит от коэффициента трения трубы. Коэффициент трения зависит от шероховатости трубы и числа Рейнольдса. Трение — это сопротивление потоку воды. Это означает, что трение снижает ускорение. Если считать, что трение равно нулю, то ускорение равно g.

Вдоль трубы будет установлен непрерывный поток воды. Таким образом, это не имеет значения, так как средняя скорость будет такой же, как в верхней части трубы или на полпути.

Если вы хотите рассчитать объемный расход воды на дне трубы, вам необходимо рассчитать скорость и умножить ее на площадь поперечного сечения трубы.

если не учитывать трение, средняя скорость внизу определяется выражением

Потери энергии можно найти на диаграмме угрюмости.

Как клапан влияет на объемный расход, не нарушая сохранения массы?

Как мы знаем, объемный расход — это произведение скорости и площади поперечного сечения, из которого течет поток. В случае клапана это влияет на площадь поперечного сечения. Изменение площади поперечного сечения приводит к изменению скорости протекающей жидкости, но общий объемный расход остается неизменным. Выполнен принцип сохранения массы. Согласно принципу Бернулли, мы знаем, что кинетическая энергия уменьшения площади поперечного сечения преобразуется в энергию давления.