У этого термина существуют и другие значения, см. Расход.
Массовый расход — масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени. Измеряется в единицах массы за единицу времени, в системе единиц СИ выражается в килограммах за секунду (кг/с). Обычно обозначается 
или 
.
Понятие массового расхода используется для характеристики потоков таких сред, как: газы, жидкости, сыпучие вещества и газопылевые смеси.
Для расчёта массовых расходов используют значения средней скорости потока как усреднённой характеристики интенсивности протекания вещества. Средней скоростью потока в данном сечении называется такая одинаковая для всех точек сечения потока скорость движения вещества, при которой через это сечение проходит тот же расход, что и при действительном распределении скоростей движения вещества.
Массовый расход может быть вычислен через плотность вещества, площадь сечения потока и среднюю скорость потока в этом сечении:
- где:
- — массовый расход, кг/с;
- ρ — плотность вещества, кг/м³;
- V — средняя скорость потока, м/с;
- S — площадь сечения потока, м².
Формула может быть выражена через объёмный расход:
- где:
- ρ — плотность вещества, кг/м³;
- Q — объёмный расход, м³/с.
Литература[править | править код]
- Башта Т. М. и др. 1.13. Расход. Уравнение расхода // Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — 2‑е издание, переработанное и дополненное. — Москва: Машиностроение, 1982. — С. 36. — 423 с.
См. также[править | править код]
- Объёмный расход (м³/с).
- Весовой расход (Н/с).
- Расходомер.
- Уравнение непрерывности.
Ссылки[править | править код]
- Конвертер единиц массового расхода
Понятие расхода. Характеристики потока среды
ПОНЯТИЕ РАСХОДА:
Расход – это количество жидкости, газа или пара, проходящее в единицу времени через поперечное сечение трубопровода, канала При этом количество среды, измеренное в объемных единицах, называют объемным расходом, а в массовых — массовым.
Объемный расход определяется по формуле:
Q = V • S,
где Q — объемный расход;
V — скорость потока;
S — площадь поперечного сечения потока.
Массовый расход определяется через плотность и объемный расход:
Qm = Q • ρ,
где Qm — массовый расход;
ρ — плотность измеряемой среды.
Как правило, в качестве объемных единиц измерения количества среды используют: литр (л), кубический сантиметр (см³) и кубический метр (м³); а массовых — грамм (г), килограмм (кг) и тонну (т).
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКА:
Наиболее важными характеристиками потока, влияющими на характер движения среды, являются:
- скорость потока;
- плотность измеряемой среды;
- вязкость измеряемой среды.
Вязкостью (динамической) называют физическое свойство текучей среды, характеризующее внутреннее трение между ее слоями. Единицей измерения вязкости является Пуаз (П), вязкость маловязких жидкостей и газов измеряют в сотых долях Пуаза — сантипуазах (сП).
Наряду с динамической вязкостью используют величину, называемую кинематической вязкостью:
где ν — кинематическая вязкость;
µ — вязкость.
Единицей измерения кинематической вязкости служит Стокс (Ст), на практике чаще используется его сотая часть — сантистокс (сСТ).
Вязкость жидких сред с увеличением температуры уменьшается, причем для различных жидкостей данная зависимость различна. В то же время, вязкость жидких сред зависит и от давления, обычно возрастая при его увеличении. Однако, при давлениях, встречающихся в большинстве случаев (до 20 МПа), это изменение незначительно и, как правило, не учитывается.
Для газообразных сред зависимость вязкости от давления и от температуры весьма существенна: с увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры — увеличивается.
ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ:
Скорость потока, вязкость и плотность жидкости определяют режим движения жидкости в трубопроводе. Исследование вопроса о механизме движения сред привело к заключению о существовании двух режимов движения жидкости:
- ламинарный режим движения наблюдается при малых скоростях, когда отдельные слои среды движутся параллельно друг другу без перемешивания частиц;
- турбулентный режим движения наблюдается при больших скоростях потока и характеризуется интенсивным перемешиванием частиц.
Критерием оценки обоих режимов является число Рейнольдса:
Re = (V • D • ρ)/µ = (V • D)/ν,
где Re — число Рейнольдса;
D — внутренний диаметр трубопровода.
Ламинарный режим движения наблюдается при Re 4000, хотя данное значение, в зависимости от условий движения потока, может оказаться большим. Режим движения при 2000 При турбулентном же режиме эпюра скоростей имеет более сглаженный характер. Закон распределения скорости по сечению трубопровода играет важную роль при определении действительного расхода среды. Так как данный закон в большинстве случаев неизвестен, используется определение средней скорости потока — скорость, с которой должны двигаться через поперечное сечение потока все частицы, чтобы расход среды был равен расходу, полученному с действительными неодинаковыми для различных частиц скоростями.
В зависимости от принципа измерения, осреднение скорости потока производится либо конструктивным путем, либо вытекает из самого принципа измерения. «Качество» осреднения скорости потока напрямую влияет на точность работы расходомера.
При прохождении потока среды через местные сопротивления (колена, тройники, клапаны ) нарушается распределение скорости потока по сечению трубопровода (поток дестабилизируется). Поэтому, как правило, после местных сопротивлений перед расходомером необходимо выдержать прямой участок для стабилизации потока, в противном случае погрешность измерений может увеличиться. Как правило, для современных расходомеров прямой участок «до» составляет порядка 5…20 DN. Более детальные данные о величине прямых участков приводятся в техническом описании конкретного прибора.
Массовый расход | Его важные отношения и часто задаваемые вопросы
Массовый расход
Content : Массовый расход
- Массовый расходОпределение
- Уравнение массового расхода | Единица измерения массового расхода
- Массовый расход от объемного расхода
- Массовый расход к скорости | Это отношения друг с другом
- Число Рейнольдса при массовом расходе | Их обобщенная связь
- Проблемы с массовым расходом | Пример массового расхода
- FAQ
Массовый расход Определение
Уравнение массового расхода | Единицы измерения массового расхода | Обозначение массового расхода
Обозначается м, Он формулируется как,
ρ = плотность жидкости
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Q = объемный расход или расход
Он имеет единицы измерения кг / с, фунт / мин и т. Д.
Преобразование массового расхода
Массовый расход от объемного расхода
В гидродинамике массовый расход может быть получен из объемного расхода с помощью уравнения непрерывности.
Уравнение неразрывности задается формулой
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Умножая уравнение неразрывности на плотность жидкости, получаем:
ρ = плотность жидкости
Массовый расход к скорости | Это отношения друг с другом
ρ = плотность жидкости
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Q = объемный расход или расход
Для несжимаемой жидкости, проходящей через фиксированное поперечное сечение, массовый расход прямо пропорционален скорости протекающей жидкости.
Число Рейнольдса при массовом расходе | Их обобщенная связь
Число Рейнольдса определяется уравнением
Lc = Характерная длина
V = скорость потока жидкости
ρ = плотность жидкости
μ = динамическая вязкость жидкости
Умножьте числитель и знаменатель на площадь поперечного сечения A
Но массовый расход
Таким образом, число Рейнольдса становится
Проблемы с массовым расходом | Пример массового расхода
Q.1] Турбина работает с постоянным потоком воздуха, вырабатывая 1 кВт мощности за счет расширения воздуха от 300 кПа, 350 K, 0.346 м. 3 / кг до 120 кПа. Скорость на входе и выходе составляет 30 м / с и 50 м / с соответственно. Расширение следует Закону PV. 1.4 = C. Определить массовый расход воздуха?
Согласно уравнению энергии стационарного потока
Q.2] Воздух входит в устройство при 4 МПа и 300 o C со скоростью 150 м / с. Входная площадь 10 см. 2 и площадь выхода 50 см. 2 .Определите массовый поток, если воздух выходит при 0.4 МПа и 100 ° С. o C?
Ответ: A1 = 10 см 2 , P1 = 4 МПа, Т1 = 573 К, В1 = 150 м / с, А2 = 50 см 2 , P2 = 0.4 МПа, Т2 = 373 К
Q.3] Идеальный газ, имеющий удельную теплоемкость при постоянном давлении 1 кДж / кг · К, входит и выходит из газовой турбины с той же скоростью. Температура газа на входе и выходе турбины составляет 1100 и 400 Кельвинов соответственно. Выработка электроэнергии составляет 4.6 МВт, а утечки тепла через корпус турбины составляют 300 кДж / с. Вычислите массовый расход газа через турбину. (ВОРОТА-17-НАБОР-2)
Решение: Cp = 1 кДж / кг · К, В1 V =2T1 = 1100 К, Т2 = 400 К, Мощность = 4600 кВт
Тепловые потери из корпуса турбины 300 кДж / с = Q
Согласно уравнению энергии стационарного потока
FAQ
Почему важен массовый расход?
Ответ: Массовый расход важен в широком диапазоне областей, включая гидродинамику, фармацевтику, нефтехимию и т. Д. Важно убедиться, что нужная жидкость с желаемыми свойствами течет в требуемое место. Это важно для поддержания и контроля качества потока жидкости. Его точные измерения обеспечивают безопасность рабочих, работающих в опасной и опасной среде. Это также важно для хорошей производительности и эффективности машины, а также для окружающей среды.
Массовый расход воды
Массовый расход определяется уравнением
Плотность воды 1000 кг / м 3
Массовый расход воздуха
Массовый расход определяется уравнением
Плотность воздуха 1 кг / м 3
Как получить массовый расход из энтальпии?
Теплопередача в жидкости и термодинамике определяется следующим уравнением
Где Q = теплопередача, m = массовый расход, h = изменение энтальпии При постоянном подводе или отводе тепла энтальпия обратно пропорциональна массовому расходу.
Как получить массовый расход из Velocity?
В гидродинамике массовый расход может быть получен из объемного расхода с помощью уравнения непрерывности.
Уравнение неразрывности задается формулой
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Умножая уравнение неразрывности на плотность жидкости, получаем:
Может ли массовый расход быть отрицательным
Величина массового расхода не может быть отрицательной. Если нам предоставлен массовый расход с отрицательным знаком, это обычно указывает на то, что направление массового потока изменено на противоположное, чем принимаемое во внимание направление.
Массовый расход идеального сжимаемого газа
Предполагается, что воздух является идеальным сжимаемым газом с Cp = 1 кДж / кг. К.
Массовый расход определяется уравнением
Плотность воздуха 1 кг / м 3
Как я могу узнать массовый расход охлаждающей жидкости R 134a и ее температуру в бытовом морозильнике? Как я могу их узнать?
Предполагая, что бытовой морозильник работает по циклу сжатия пара, для определения массового расхода хладагента R-134a нам необходимо найти:
- Чистая холодопроизводительность или эффект – обычно указывается для данной конкретной модели морозильной камеры.
- Давление и температура на входе компрессора
- Давление и температура на выходе компрессора
- Температура и давление на входе в испаритель
- Температура и давление на выходе из конденсатора
- Для диаграммы Ph найдите энтальпию во всех вышеперечисленных точках.
- Чистый эффект охлаждения = массовый расход * [ч1 – ч2]
Какова взаимосвязь между давлением и массовым расходом. Увеличивается ли массовый расход при повышении давления и уменьшается ли массовый расход при понижении давления?
V = скорость потока жидкости
μ = динамическая вязкость жидкости
d = диаметр трубы
Согласно уравнению Хагена Пуазейля
Умножение числителя и знаменателя на ρA
где ν = кинематическая вязкость = μ / ρ
Таким образом, по мере увеличения перепада давления увеличивается массовый расход и наоборот.
Для сужающегося сопла, если давление на выходе меньше критического давления, каков будет массовый расход?
Согласно описанной ситуации, выходная скорость сопла равна
Массовый расход будет
A1,2 = Входная и выходная площадь сопла
C1, C2 = Скорость на входе и выходе из сопла
P1, P2 = Давление на входе и выходе
V1, V2 = Объем на входе и выходе из сопла
n = индекс расширения
Почему массовый расход равен ρVA, а объемный расход равен AV?
В гидродинамике массовый поток может быть получен из объемного расхода с помощью уравнения непрерывности.
Уравнение неразрывности задается формулой
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Умножая уравнение неразрывности на плотность жидкости, получаем массовый расход:
ρ = плотность жидкости
Как принцип Кориолиса используется для измерения массового расхода?
Массовый расходомер Кориолиса работает по принципу Эффект Кориолиса и это настоящий массовый расходомер, потому что он измеряет массовый расход напрямую, а не измеряет объемный расход и преобразует его в массовый расход.
Измеритель Кориолиса работает линейно, при этом не требуется никаких настроек для изменения характеристик жидкости. Это не зависит от характеристик жидкости.
Жидкости позволяют течь через U-образную трубку. Сила возбуждения, основанная на колебаниях, воздействует на трубку, заставляя ее колебаться. Вибрация заставляет жидкость вызывать скручивание или вращение трубы из-за ускорения Кориолиса. Ускорение Кориолиса действует противоположно приложенной силе возбуждения. Возникающее скручивание приводит к запаздыванию потока между входной и выходной стороной трубы, и это запаздывание или разность фаз пропорциональна массовому расходу.
Какая связь между массовым расходом и объемным расходом?
В гидродинамике массовый расход может быть получен из объемного расхода с помощью уравнения непрерывности.
Уравнение неразрывности задается формулой
A = Площадь поперечного сечения
V = скорость потока жидкости
Умножая уравнение неразрывности на плотность жидкости, получаем:
ρ = плотность жидкости
Какова формула определения массового расхода в конденсаторе с водяным охлаждением?
h1 = энтальпия воды на входе в конденсатор
T1 = Температура воды на входе в конденсатор
h2 = энтальпия воды на выходе из конденсатора
T2 = Температура воды на выходе из конденсатора
Cp = Удельная теплоемкость воды при постоянном давлении
Как найти массовый расход в зависимости от температуры и давления?
V = скорость потока жидкости
μ = динамическая вязкость жидкости
d = диаметр трубы
Согласно уравнению Хагена Пуазейля
Умножение числителя и знаменателя на ρA
где ν = кинематическая вязкость = μ / ρ
Таким образом, с увеличением перепада давления m увеличивается.
Согласно уравнению энергии стационарного потока
Почему при ограниченном потоке мы всегда контролируем давление на выходе, в то время как максимальный массовый расход зависит от давления на входе
Невозможно регулировать массовый расход заслонки путем изменения давления на выходе. Когда звуковые условия достигают горловины, возмущения давления, вызванные регулируемым давлением на выходе, не могут распространяться вверх по потоку. Таким образом, вы не можете контролировать максимальную скорость потока, регулируя противодавление на выходе для засоренного потока.
Массовый расход. Уравнение неразрывности
Весьма важной характеристикой течения газа (пара) является массовый расход G, т.е. масса вещества, протекающего через поверхность площадью f в единицу времени. При течении газа в каналах в одномерном приближении массовый расход определится следующим образом:
(7.9)
Здесь ρ=1/v – плотность газа (пара), кг/м 3 ; v – удельный объём, м 3 /кг.
Определение массового расхода (7.9) может быть записано в дифференциальной форме. Для этого сначала вычислим логарифм расхода 
, а затем применим операцию взятия дифференциала от каждого слагаемого. В результате получим
(7.10)
Если стенки канала непроницаемы для вещества, то, на основании закона сохранения массы, в стационарном режиме массовый расход газа (пара) через любое сечение канала будет постоянной величиной, т.е. G=const. Тогда (7.10) запишется в виде, который часто называют уравнением неразрывностиили сплошности:
(7.11)
Сопло и диффузор
Запишем I закон термодинамики при принятых выше допущениях с точки зрения неподвижного наблюдателя (7.8) и с точки зрения наблюдателя, жёстко связанного с системой:
(7.12)
Поскольку оба эти выражения описывают одну и ту же систему, из их сравнения находим
(7.13)
На основании этого выражения можно ввести два определения:
1) сопло – канал, предназначенный для ускорения потока (dw>0) за счёт уменьшения давления (dp 0) за счёт торможения потока (dw
Отсюда, приравнивая числитель нулю при β =βкр, получаем
(7.23)
Таким образом, критическое отношение давлений при адиабатном течении идеального газа в соплах зависит только от его показателя адиабаты, т.е. от числа атомов в молекулах, составляющих газ. Значения βкр представим в табл.7.1, которая является расширением табл.2.1. Здесь же приведено ориентировочное значение критического отношения давлений для водяного пара вблизи верхней пограничной кривой, которое может быть использовано для практических расчётов.
| Газ | 1 – атомный | 2 – атомный | 3 – и более атомный | Водяной пар |
| Число степеней свободы f | ||||
| Показатель адиабаты k | 1.67 | 1.40 | 1.33 | – |
| Критическое отношение давлений βкр | 0.487 | 0.528 | 0.540 | 0.546 |
Для выяснения физического смысла расхождения теории с экспериментом в интервале значений отношения давлений 
, подставим β = βкр (7.23) в выражение для скорости истечения из адиабатического сопла (7.17) :
С другой стороны, из условия адиабатичности процесса течения имеем
Отсюда находим, что скорость истечения газа при критическом отношении давлений определяется выражением
(7.24)
а это есть не что иное, как скорость звука в газах, т.е. скорость распространения малых возмущений давления, плотности и т.д. Таким образом, аномалия в поведении скорости потока в адиабатическом сопле связана с переходом от дозвукового режима течения к сверхзвуковому.
Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 2553 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
[spoiler title=”источники:”]
http://ru.lambdageeks.com/mass-flow-rates/
http://helpiks.org/6-25486.html
[/spoiler]
«Как рассчитать Массовый расход жидкости точно?» является одним из важных фактов для бесперебойной работы перерабатывающей промышленности.
Массовый расход можно определить как количество жидкости, протекающей через площадь поперечного сечения воздуховода в единицу времени. Обозначается ṁ.
Массовый расход можно выразить как,
ṁ = масса/время = м/т
Единицей массового расхода в системе СИ является кг/с.
Некоторые другие единицы измерения: гм/с, слаги/с.
Точное измерение массового расхода необходимо в промышленности для плавного управления различными операциями. Производительность оборудования и качество продукции также зависят от массового расхода жидкости.
Масса не создается и не уничтожается. Массовый расход не зависит от изменения температуры и давления во время процесса, поэтому в случае точного измерения всегда рекомендуется измерение массового расхода.
Предположим, что жидкость входит в трубу со скоростью 10 кг/с, она обязательно выйдет из трубы со скоростью 10 кг/с, учитывая отсутствие утечек по всей трубе. Теперь, если подать тепло на трубу, объемный расход изменится из-за изменения температуры.
Чтобы узнать больше о массовом расходе (нажмите здесь.)
Как рассчитать массовый расход из объемного расхода?
И массовый расход, и Объемный расход – объемы потоков, подлежащие измерению в различных отраслях промышленности.
Массовый расход — это измерение массы жидкости, проходящей через поперечное сечение за определенный период времени. Точно так же объемный расход – это измерение жидкости с точки зрения объема, протекающего через поперечное сечение за определенный период времени.
Массовый расход можно выразить как ṁ = масса/время = м/т (уравнение 1).
А объемный расход можно выразить как Q= объем/время= v/t (уравнение 2).
Из уравнения (1), масса/объем x объем/время (3)
Теперь масса/объем = плотность жидкости ρ
И объем/время = Объемный расход = Q
Из уравнения (3) ṁ = ρ.Q (уравнение 4)
Приведенное выше уравнение относится Массовый расход и объемный расход жидкости. Если мы знаем плотность жидкости и расход через трубу, то мы можем определить количество жидкости, проходящей через трубу, в кг/с, т.е. массовый расход жидкости.
Из Уравнение непрерывности применимо для несжимаемой жидкости, мы можем написать,
Здесь A — площадь поперечного сечения прохода, а bar{v} — средняя скорость жидкости. Таким образом, уравнение (4) принимает вид
Уравнение (5)
Из уравнения (5) видно, что массовый расход жидкости прямо пропорционален плотности жидкости, скорость жидкости и площади поперечного сечения.
Как рассчитать массовый расход по градиенту давления?
Для движения жидкости по воздуховоду между двумя концами воздуховода должна быть разница давлений, которая называется градиентом давления.
Уравнение Хагена-Пуазейля дает связь между падение давления и скорость потока жидкости через длинную цилиндрическую трубу. Уравнение применяется для ламинарного течения несжимаемой жидкости, протекающей по трубе постоянного сечения.
Более высокий перепад давления приводит к более высокому массовому расходу, а более низкий градиент давления приводит к более низкому массовому расходу.
Формула закона Пуазейля определяется следующим образом:
уравнение 1
Где Δp — разница давлений между двумя концами трубы.
L – длина трубы,
μ – это динамическая вязкость,
это объемный расход,
R – труба radius,
А это поперечное сечение трубы.
Теперь ṁ = ρ.Q или Q = ṁ/ρ
Подставляя значение Q в уравнение (1), получаем
Уравнение (2)
Где ρ = плотность жидкости
Используя уравнение (2), мы можем рассчитать Массовый расход от давления разница.
Как рассчитать массовый расход топлива в двигателе?
Расчет массового расхода топлива необходим, чтобы знать расход топлива двигателем, а также удельный расход топлива тормозов (BSFC) и указанный удельный расход топлива (ISFC).
Массовый расход топлива, используемого в двигателе, можно рассчитать по следующей формуле:
уравнение 1
где, мf =массовый расход топлива двигателя
Vf = Объем топлива, подаваемого в двигатель
ρf= Плотность топлива
△t= Время, необходимое для подачи топлива в двигатель в секундах
Чтобы выразить массовый расход в кг/ч,
Уравнение (2)
Используя приведенное выше уравнение, мы можем рассчитать расход топлива в кг/ч.
. ṁf теперь мы можем рассчитать BSFC и ISFC следующим образом:
BSFC= м/BP кг/ч/кВт или кг/кВтч
Где BP= тормозная мощность двигателя.
МСФК= м/IP кг/кВтч
Где IP=указанная мощность двигателя.
Как рассчитать массовый расход воздуха в двигателе?
Чтобы рассчитать массовый расход воздуха в двигателе, мы должны использовать диафрагму для измерения объемного расхода воздуха и гибкую трубу, как манометр, чтобы получить напор.
Используя приведенную ниже формулу, мы можем рассчитать массовый расход воздуха в двигателе:
кг/с (1) Где,
= Объемный расход воздуха через измерительную диафрагму в m3/s
ρвоздух = Плотность воздуха
= Площадь измерительного отверстия
Скорость воздуха = А0.vвоздух
Здесь д0= диаметр измерительного отверстия, Cd= Коэффициент разрядки
ha = высота столба воздуха (дает напор воздуха)
Мы можем написать уравнение (1), как показано ниже,
(2)
Используя оба уравнения (1) и (2), мы можем определить расход воздуха в двигателе.
Как рассчитать массовый расход сухого воздуха?
Расчет массового расхода сухого воздуха:
Массовый расход определяется уравнением
ṁ = ρ.Q
Плотность сухого воздуха 1.225 кг/м3,,так примерно ρ =1
Как рассчитать массовый расход пара?
Используя следующую формулу, мы можем рассчитать массовый расход пара.
Где d : внутренний диаметр трубы в м
v : Скорость пара в м/с
ṁ : Расход пара в кг/ч
V : Удельный объем в м³/кг
Как рассчитать массовый расход выхлопных газов?
Знать коэффициент расхода топлива и уровень выбросов транспортного средства, точное измерение массы выхлопных газов. нужна скорость потока.
Чтобы определить Массовый расход Для выхлопных газов двигателя необходимы определенные факторы, такие как температура выхлопных газов, скорость вращения маховика, объемный КПД и размер двигателя.
Выхлопной газ образуется в процессе сгорания в цилиндре двигателя. В результате сгорания воздуха и топлива образуются различные газообразные продукты, такие как двуокись углерода, углеводороды, продукты азота, двуокись серы и т. д., которые выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу автомобиля.
Компания массовый расход выхлопных газов и процентное содержание в них газообразных продуктов изменяются в зависимости от скорости автомобиля, дорожных условий, ускорения и т. д.
Общая масса выхлопные газы двигателя можно рассчитать используя следующую формулу:
ṁ выхлоп = ṁa + ṁf Уравнение (1)
Где,
ṁa = массовый расход воздуха в цилиндре двигателя
ṁf =массовый расход топлива в цилиндре двигателя
ṁf =1+А/Ф
Следовательно, из уравнения (1)
A/F=соотношение воздух-топливо
Следовательно, из уравнения (1) мы можем написать: ṁexhaust=ṁa+(1+A/F) Eq(2)
Определенное количество утечки масса отработавших газов почти незначительна.
Как рассчитать массовый расход хладагента?
Холодопроизводительность любого компрессора определяется массой хладагента, циркулирующего в единицу времени, и холодопроизводительностью на единицу циркулирующей массы.
Чтобы узнать теоретическую холодопроизводительность компрессора, мы должны умножить массовый расход хладагента на холодопроизводительность на единицу массы.
Основными компонентами основного холодильного цикла являются: компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель.
Функция компрессора в системе заключается в том, чтобы сжимать хладагент, а затем циркулировать по системе. Конденсатор передает тепло из хладагента, а газообразный хладагент превращается в жидкую форму внутри конденсатора.
Функция расширительного клапана заключается в расширении хладагента, а испаритель поглощает тепло из окружающей среды и дает охлаждающий эффект, хладагент снова переходит в газообразную форму после прохождения через испаритель.
Для определения массового расхода хладагент, который мы должны знать термодинамические свойства (температура, давление, энтальпия и т. д.) хладагента на протяжении всего цикла.
В точке 1, между компрессором и испарителем
В ч.2, после выхода из компрессора
В п.3, после выхода из компрессора и перед входом в расширительный клапан.
В ч.4, перед входом в испаритель
Работа компрессора в кВт определяется выражением
ẇc = ṁ (ч2-h1) Уравнение (1)
Компания Испаритель Охлаждение нагрузка (холодопроизводительность) в кВт определяется выражением
Q̇L = ṁ (ч1-h4) Уравнение (2)
Отвод тепла конденсатором в кВт определяется выражением
Q̇конд=ṁ (ч2-h3)
Используя любое из приведенных выше уравнений, мы можем рассчитать массовый расход хладагента.
Используя диаграмму PH, мы можем узнать значения h(энтальпии) в кДж/кг для каждой точки для конкретного хладагента. Единицей измерения ṁ является кг/с.
Запчасти на фото: 15001400
Всем привет. После публикации последнего поста меня стали спрашивать о том, как все-таки правильно рассчитать массовый расход воздуха и узнать максимально возможную мощность двигателя. Сами расчеты очень простые, больше времени уходит на конвертацию привычных нам единиц измерения в забугорные- футы, фунты, ПиЭсАи и т д. Но если делать данную процедуру регулярно, то перевод одних единиц измерения в другие становится привычным делом и никаких затруднений не вызывает.
Итак, что нам нужно, чтобы посчитать массовый расход воздуха двигателя и узнать его максимальную мощность (сразу оговорюсь, данные расчеты применимы к обычному топливу нормального качества, скажем хорошему 98 бензине. На 95 бензине мощности наверняка будет поменьше, чем рассчетная, на 100ом побольше, на спортивном топливе или при добавлении водометанольного впрыска будет еще больше, но это уже отдельная тема, которая многократно описана в сети, в том числе и на Драйве)? Нам нужно знать всего несколько параметров: объем двигателя, обороты максимальной мощности, объемную эффективность двигателя на этих оборотах ( ВЕ), наддув турбокомпрессора на этих оборотах.
Предлагаю, сразу, для упрощения, производить все расчеты на примере, чтобы было сразу понятно, что и откуда берется.
Здесь нужно упомянуть еще один важный момент- все наши расчеты максимальной мощности будут основываться на утверждении, что для того, чтобы получить мощность в 10 лошадиных сил, нужно иметь массовый расход воздуха в 1 фунт воздуха в минуту ( lbs/min). Это общепринятое утверждение в западном автомире, которое достаточно приемлимо отображает состояние дел в теме бензиновых двигателей с турбокомпрессорами. Соотвественно, исходя из этого соотношения 1 фунт в минуту к 10 лошадиным силам, нам будет необходимо расчитать массовый расход воздуха в фунтах в минуту и умножить на 10.
Для примера возьмем 3-х литровый двигатель от Тойота Супра- старый ( без VVT-i), добрый, стоковый турбированный 2jz-gte. Попробуем просчитать его мощность на 5600 оборотов при стоковом наддуве ( насколько я помню, в пике он дует 0.9 бара с откатом до 0.6 к отсечке).
1) Переводим объем двигателя 3 литра в кубические сантиметры, 3 литра = 3000 кубических см.
2) Переводим объем двигателя из кубических сантиметров в кубические дюймы, 3000 х 0.061 = 182.817 кубических дюйма. Именно такой объем воздуха теоритически может пройти через двигатель в атмосферном режиме ( т е без турбонаддува)
3) Поскольку на 4-х тактном двигателе полный объем воздуха проходит через двигатель за 2 оборота коленвала, то нам необходимо узнать, сколько воздуха проходит через двигатель за 1 оборот коленвала. Для этого мы объем в кубических дюймах делим пополам, 182.817 / 2 = 91.4085 — столько кубических дюймов воздуха может максимально теоритически пройти через наш двигатель за 1 оборот коленвала.
4) Теперь необходимо объем двигателя из кубических дюймов перевести в кубические футы ( больее объемная единица измерения, это как кубические сантиметры перевести в кубически метры). Для этого 91.4085 кубический дюйм делим на 1728, получаем 91.4085 / 1728 = 0.052898 — столько кубических футов воздуха теоритически может пропустить через себя двигатель за 1 оборот коленвала.
5) Теперь нужно посчитать объемную эффективность ( ВЕ) двигателя на данных оборотах ( напомню, мы считаем мощность при 5600 оборотах двигателя). Можно пойти сложным путем и вычислить ВЕ с помощью достаточно сложных манипуляций или измерений, а можно взять общепринятые цифры, приблизительная аккуратность которых не сильно повлияет на конечный результат. У стандартного двигателя с 2мя клапанами на цилиндр типичное значение ВЕ будет 80 процентов. У стандартного двигателя с 4мя клапанами на цилиндр, типичное значение ВЕ будет 85 процентов. У стандартного двигателя с 4мя клапанами на цилиндр и системой изменяемых фаз распредвалов ( VVT-i, VTEC, MIVEC и т д), типичное значение ВЕ будет 95 процентов ( значение ВЕ будет меняться с оборотами двигателя, самый высокий ВЕ всегда на пике крутящего момента, да и сам график ВЕ двигателя практически совпадает с графиком момента этого же двигателя в его атмоварианте) . ГБЦ старого двигателя от Супры далека от совершенства ( кто видел ее вживую, тот согласится, что там, мякго сказать, есть, что улучшить), поэтому мы возьмем усредненную цифру для ГБЦ с 4мя клапанами на цилиндр -85 процентов. Это означет, что на данных оборотах, в виду всевозможных мелких препятствий во впускной системе, а так же в виду того, что воздуху тоже необходимо какое-то врямя для набора максимальной скорости после начала движения в двигатель, не весь теоритический объем двигателя успевает заполнится воздухом во время такта впуска, а лишь 85 процентов его объема. Т е 0.052898 кубических футов воздуха смогут заполнится лишь на 85 процентов при 5600 оборотов двигателя. Считаем, 0.052898 Х 0.85 = 0.044964 кубических фута воздуха проходит в реальности через двигатель за 1 оборот коленвала.
6) Теперь мы знаем реальный расход воздуха за 1 оборот коленвала при 5600 оборотах двигателя в минуту и можем посчитать общий расход воздуха на этих оборотах. Для этого 0.044964 кубических футов просто умножаем на 5600 оборотов, 0.044964 х 5600 = 251.7966 кубических футов воздуха проходят через двигатель на 5600 оборотов двигателя в реальности ( с погрешностью на допустимую приблизительность ВЕ). Мы узнали объемное потребление воздуха двигателем в атморежиме при 5600 оборотов в минуту. Теперь можем переходить к наддуву.
7) Для дальнейших расчетов нам необходимо вычислить следующий параметр — Pressure ratio компрессора. В большинстве случаев указывается очень простая формула для расчета этого параметра: к атмосферному давлению прибавляют давление наддува и результат делят на атмосферное давление. К примеру, если у нас на 5600 оборотах давление наддува состовляет 0.6 Бара, то Pressure ratio будет равно (1+0.6) / 1, т е 1.6/1 = 1.6- таково значение Pressure ratio при наддуве 0.6 Бара. На самом деле все немного сложнее — производитель турбокомпрессоров Гарретт рекомендует немного другую формулу для определения более точного значения Pressure ratio: атмосферное давление + наддув+ потери во впускном тракте нужно поделить на атмосферное давление минус потери во впуске перед турбокомпрессором. Поскольку во впуске после сжатия воздуха турбокомпрессором обязательно будут потери давления ( в интеркуллере и его пайпах ), то чтобы получить давление во впускном коллекторе в 0.6 Бара, турбокомпрессору придется немного напрячься и “выдуть” чуть больше, где-то 0.74 Бара ( т е дополнительно до 2 psi). Перед турбокомпрессором всегда создатеся небольшое разрежение, так же из-за препятствий на впуске, об которые воздух ” тормозится”. Поэтому на впуске атмосферное давление будет не 1 Бар, а в районе 0.95 Бара ( это значение может меняться в зависимости от “затычности” впуска до турбины). Пересчитываем Pressure ratio с новыми, более точными данными, получаем ( 1+0.74) / 0.95, т е 1.74 / 0.95 = 1.84 — это значение Pressure ratio при наддуве турбины 0.6 Бара
8) Теперь нам необходимо получить значение следующего параметра -Density ratio. Для этого мы смотрим таблицу на фото. На горизонтальной оси находим значение Pressure ratio, которое мы высчитали ( 1.84) и идем вверх до пересечения с одной из цветных линий ( каждая из них соответствует определенной термоэффективности турбокомпрессора и интеркуллера — чем эффективнее работает компрессор и охлаждает интеркуллер, тем менее нагретый воздух поступает в двигатель, чем он менее нагрет, тем он более плотен). При пересечении цветной линии, соответсвующей нашему конфигу, смотрим на вертикальную ось и находим значение Density ratio, при котором наша линия и наше Pressure ratio пересеклись. В данном случае мы видим на вертикальной оси значение 1.6 — это и есть значение нашего Density ratio. Эта цифра- коэффициент эквивалента увеличения плотности воздуха, поступающего в двигатель при наддуве в 0.6 Бара.
9) Теперь считаем объем воздуха, проходящий через двигатель при наддуве 0.6 Бара при 5600 оборотов. Как мы помним, в атморежиме наш двигатель пропускал через себя 251.7966 кубических футов воздуха при 5600 оборотов. Турбокомпрессор увеличил плотность с коэффициентом 1.6 ( Density ratio), считем новый объем, 251.7966 х 1.6 = 402,8745 — столько кубических футов воздуха в эквиваленте при нормальных условиях пропускает через себя наш двигатель при 5600 оборотах и наддуве 0.6 Бара.
10) Как я и говорил в начале, для определения мощности, нам необходимо узнать массовый расход воздуха в фунтах в минуту. Для того, чтобы узнать сколько фунтов воздуха находится в 402.8745 кубических футах, необходимо 402.8745 кубических футов умножить на 0.069, 402.8745 х 0.069 = 27.80 фунтов воздуха потребляет наш двигатель в минуту.
11) Изначально мы согласились с тем, что для производства мощности в 10 лошадиных сил, нам необходим расход воздуха в 1 фунт в минуту. Соответственно при массовом расходе воздуха 27.8 фунтов в минуту на 5600 оборотов, мощность двигателя будет близка к 27.8 х 10 = 278 лс. Смотрим в каталог- старый 2jz-gte, 5600 оборотов- мощность 280 лс. Разница с нашими расчетами всего 2 лс.
Вот собственно и все. Рассказывать об этом гораздо дольше, чем просто посчитать))
Ну а дальше можно пробовать применятьь эти расчеты на любых примерах- стоковые автомобили, графики со стендов и т д и т п… Можно самим будет оценивать адекватность цифр и замеров. Здесь, например, очень все адекватно… www.drive2.ru/b/3227349/
Mass Flow Rate Calculator
Mass Flow rate refers to the mass flow or movement of the mass of the substance passing per unit of time. It is expressed as kilogram per second in SI units and pound per second in customary units. Mass of the substance refers to the total volume that occupies the density of the object. Use our Mass Flow Rate Calculator to find the Mass Flow Rate of Air slug per second / Liquid by providing the density of the flowing liquid or gas, flow speed and flow area.
Mass Flow rate refers to the mass flow or movement of the mass of the substance passing per unit of time. It is expressed as kilogram per second in SI units and pound per second in customary units. Mass of the substance refers to the total volume that occupies the density of the object. Use our Mass Flow Rate Calculator to find the Mass Flow Rate of Air slug per second / Liquid by providing the density of the flowing liquid or gas, flow speed and flow area.
Code to add this calci to your website 
Formula:
Mass Flow Rate(kg/hour) = (p × v × a)×3600
Where,
p = Density of the Flowing Liquid or Gas(kg/m3)
v = Flow Speed(m/s)
a = Flow Area(m2)
Example:
Calculate the flow rate of mass of a substance for the density of flowing liquid as 8 kg/m3, speed of flow as 15 m/s and area of flow as 20 m2.
Solution:
Mass Flow Rate = p×v×a
= (8 x 15 x 20)×3600
= 8640000 kg/hr
