Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 5 октября 2014 года; проверки требуют 6 правок.
Объёмный расход — в гидравлике объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.
или - где:
- Q — объёмный расход жидкости или газа, м³/с;
- V — объём жидкости или газа, проходящий через поперечное сечение потока за время t, м³;
- t — время, за которое жидкость или газ объёмом V проходит через поперечное сечение потока, с;
- — скорость потока, м/с;
- S — площадь поперечного сечения потока, м².
Формула может быть выражена через массовый расход:
- где:
- ρ — плотность вещества, кг/м³;
- Qм — массовый расход, кг/с.
При установившемся движении расход капельной жидкости — величина постоянная вдоль данного потока.
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]
- Дебит
- Массовый расход (кг/с).
- Весовой расход (Н/с).
- Расходомер.
- Счётчик.
ПОНЯТИЕ РАСХОДА:
Расход – это количество жидкости, газа или пара, проходящее в единицу времени через поперечное сечение трубопровода, канала и т. д. 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:
ν = µ/ρ,
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 < 2000, турбулентный режим движения устанавливается, как правило, при Re > 4000, хотя данное значение, в зависимости от условий движения потока, может оказаться большим. Режим движения при 2000 < Re < 4000 называется переходным, и в данном диапазоне чисел Re возможно как ламинарное, так и турбулентное движение потока.
На практике, как правило, при движении жидкостей, газов и пара в трубопроводах реализуется турбулентный режим движения. Ламинарный же режим присутствует при малых скоростях потока или движении высоковязких жидкостей.
Как показано на рисунке выше, эпюра распределения скоростей по сечению трубопровода при ламинарном течении имеет параболический характер, т. е. скорость потока в центре трубопровода выше, чем у его стенок. 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 и т. д.) 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.
Расходом
называется количество жидкости,
протекающей через живое сечение потока
в единицу времени.
Различают:
объемный
(Q) :
массовый
(Qm) :
весовой
(G)
расходы
жидкости. Где V— объем жидкости; m —
масса жидкости; ? — время.
Объемный
расход потока с живым сечением F определим
с использованием понятия средней
скорости потока wcp:
Средняя
скорость
— это условная скорость потока, которая
считается одинаковой для всех частиц
данного сечения, но подобрана так, что
расход, определенный по ее значению,
равен истинному значению расхода.
14.
Уравнения
неразрывности для элементарной струйки
и потоки жидкости.
Если
несжимаемая жидкость движется без
разрывов, то при установившемся движении
объемный расход для всех живых сечений
потока постоянен, т.е. можно записать,
что вдоль потока
Это
уравнение называют уравнением
неразрывности потока,
оно является первым основным уравнением
гидродинамики. Из него следует, что
средние скорости обратно пропорциональны
площадям соответствующих живых сечений
потока.
14(2).
Уравнение
неразрывности для элементарной струйки
и потока жидкости
при установившемся движении. В гидравлике
обычно рассматривают потоки, в которых
не образуются разрывы и не заполненные
жидкостью пустоты, т.е. жидкость сплошь
заполняет пространство.
Рассмотрим
элементарную струйку несжимаемой
жидкости при установившемся движении.
Выделим сечение 1-1 и 2-2, расположенные
на расстоянии l одно от другого (рис.1.23).
Здесь Δs1 и Δs2 – площади живых сечений
соответственно; u 1 и u2 – скорости; ΔQ1 и
ΔQ2 – расходы элементарной струйки в
сечениях.
Рис.
1.23. Элементарные струйки несжимаемой
жидкости при установившемся режиме
движения
Очевидно,
что ΔQ1 = Δs1u1 и ΔQ2 = Δs2u2, причем ΔQ1 втекает
в рассматриваемый отсек, а ΔQ 2 – вытекает.
Учитывая,
что форма элементарной струйки не
изменяется с течением времени, поперечный
приток и отток невозможен, так как
скорости на боковой поверхности струйки
направлены по касательным к линиям
тока, из которых состоит эта боковая
поверхность, получаем, что расходы ΔQ1
и ΔQ2 равны, т.е.
Δs1u
1 = Δs2u2. (1.50)
Аналогичные
соотношения можно написать для любых
двух сечений элементарной струйки,
расположенных вдоль нее:
u1Δs1
= u2Δs2
=…= uΔs
= ΔQ
= const (1.51)
Это
и есть уравнение неразрывности для
элементарной струйки несжимаемой
жидкости при установившемся движении.
Если
выделить в потоке два любых сечения,
отстоящих на некотором расстоянии, то,
просуммировав по каждому из живых
сечений обе части в уравнении (1.50)
Таким
образом, в отмеченных условиях расход,
проходящий через все живые сечения
потока, неизменен, несмотря на то что в
каждом сечении средняя скорость и
площадь живого сечения могут быть
различны.
Из
(1.52) получим также важное соотношение
т.е.
средние скорости обратно пропорциональны
площадям живых сечений потока, которым
соответствуют эти средние скорости.
Уравнение
неразрывности (1.52) является одним из
основных уравнений гидродинамики.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
«Как рассчитать объемный расход жидкости?» является одним из наиболее часто задаваемых вопросов в химической промышленности относительно бесперебойного, безопасного и экономичного выполнения процесса.
Движение жидкостей по трубе на машиностроительной установке имеет большое значение, особенно для обеспечения правильной пропорции различных химических веществ для реакции. Расчет объемного расхода от различных объектов играет важную роль.
Объемный расход – это объем жидкости, протекающей по трубе, воздуховоду, каналу или другой конструкции подобного типа в единицу времени.
Объемный расход, Q или V=Av
Где A = площадь поперечного сечения секции в м2
А v=средняя скорость жидкости по сечению в м/с.
Единица Объемный расход м3/с(куб.м/сек), м3/ч (кубический метр/час), л/с (литр/секунда), л/мин. (литр/минута), мл/с (миллилитр/секунда) и т. д.
В случае очень малого расхода (например, жидкости внутри шприца) предпочтительнее мл/с, а для очень большого объемного расхода (например, расход воды в реке) он выражается в м3/ H.
Как рассчитать объемный расход по объему и времени?
Объемный расход — это общий термин, связанный с измерением расхода, особенно в случае жидкостей и газов.
Чтобы рассчитать объемный расход жидкости, используя количество жидкости, проходящей через проход (в кубических метрах) в течение определенного периода времени (в секундах), мы можем использовать следующую формулу:
Объемный расход, Q=V/t
Объемный расход жидкости (газа и жидкости) — это объем жидкости, проходящий через данную точку за заданный период времени. Единицы измерения: литр в минуту, кубический сантиметр в минуту и т. д. Обозначается Q или
Здесь объем жидкости = Ad
А – площадь поперечного сечения трубы в м.2 d – расстояние, пройденное жидкостью в м.
Q= Объемный расход м3/с или л/с.
V=Объем жидкости в литрах или кубических метрах
= Средняя скорость потока в м/с
Здесь мы рассматриваем среднее значение скорости, так как из-за силы трения скорость у стенки трубы меньше, чем на среднем участке.
A = площадь поперечного сечения, занимаемая движущейся жидкостью, м2
Следовательно,
Как найти объемный расход с давлением?
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.
Если мы рассмотрим две точки на пути потока и посмотрим на давление, огромная разница давление приводит к более высокому массовому расходу и наоборот.
Перемещение жидкости по трубе происходит за счет разности давлений, жидкость перемещается из точки высокого давления в точку низкого давления.
Формула закона Пуазейля определяется выражением
Где Delta p – разница давлений между двумя концами трубы.
L – длина трубы,
μ – динамика вязкость,
объемный скорость потока,
R – радиус трубы,
А – поперечное сечение трубы.
Из уравнения (1)
Используя уравнение (2), мы можем определить объемный расход по градиенту давления.
Одно из распространенных приложений Уравнение Хагена-Пуазейля (или закон Хагена-Пуазейля) наблюдается при течении жидкости через соломинку для питья. Здесь считается падение давления из-за вязкости жидкости.
В случае несжимаемых жидкостей, таких как вода, мы можем применить уравнение Бернулли, чтобы узнать взаимосвязь между потоком жидкости и давлением. Здесь скорость потока несжимаемой невязкой жидкости определяется по измерениям давления.
Математически принцип Бернулли можно представить как
Р = давление
v = скорость
ρ = плотность жидкости
г = гравитация
h = высота
Как найти объемный расход без скорости?
Объемный расход — это общий термин, связанный с измерением расхода, особенно в случае жидкостей и газов.
Уравнение для определения объемного расхода жидкости без знания ее скорости выглядит следующим образом.:
Q=В/т
Где Q = объемный расход м3/s
V = объем жидкости, проходящей через определенную площадь поперечного сечения в м3
t = время, затрачиваемое жидкостью в секунду
На приведенном выше рисунке жидкость проходит через воздуховод, если V — это объем жидкости, пересекающий единицу площади поперечного сечения трубы A в течение периода времени «t», тогда объемный расход Q определяется выражением
Q=В/т
Как рассчитать объемный расход воздуха?
Другой Типы устройств используются для измерения объемного расхода Скорость жидкости в зависимости от ее точности в измерении и ее цене на рынке.
Для расчета объемного расхода воздуха мы можем использовать следующую формулу:
Q=площадь поперечного сечения x средняя скорость
Как правило, скорость воздуха, т. е. расстояние, проходимое воздухом в единицу времени, выражается в футах в минуту и неодинакова в каждой части воздуховода.
Скорость воздуха наименьшая у стенок воздуховода из-за трения, учитывая это, мы можем использовать усредняющую трубку Пито, имеющую несколько точек измерения, для более точного определения средней скорости.
Если размер воздуховода нам известен, мы можем легко рассчитать площадь поперечного сечения воздуховода, а затем, умножив ее на среднюю скорость, мы можем определить объемный расход, как правило, в кубических футах в минуту.
Следующие устройства измеряют объемный расход:
- Положительное смещение метры
- Турбинные расходомеры
- Диафрагмы
- Вентури
- Вихревые расходомеры
- Трубы Пито
- Ротометры
Как рассчитать объемный расход воды?
Количество воды, протекающей через воздуховод или трубу за определенный период времени, известное как объемный расход, можно рассчитать с помощью следующего уравнения:
Q=площадь поперечного сечения x средняя скорость
Здесь мы рассматриваем среднюю скорость воды, так как скорость воды неодинакова по всей трубе, скорость максимальна в центре трубы и минимальна у бокового участка.
Различные типы Используются расходомеры, большинство из которых следует теореме Бернулли для определения скорости потока в зависимости от давления. градиент между двумя точками прохождения жидкости.
Чтобы узнать больше об объемном расходе(кликните сюда)
Проблема 1: Вода течет по трубе с внутренним радиусом 10 см с объемным расходом 0.50. m3/с. Вычислите скорость воды в трубе.
Решение: Приведены данные:
Радиус трубы, r=10 см=0.1м
Объемный расход, Q=0.50 м3/s
Теперь площадь трубы,A= πr2=3.14 х 0.01=0.0314 м2
Мы знаем, что Q=vA
Здесь v – скорость или скорость воды в м/с.
Скорость воды, v=Q/A=0.50/0.0314=15.92 м/с
Problem2: Насадка радиусом 0.150 см присоединена к садовому шлангу радиусом 0.700 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0.500 л/с. Определить скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.
Решение:
а) скорость воды в шланге
Мы знаем, что Q=vA
Радиус шланга,r1=0.700см=0.007м
Площадь шланга A1=πr2=3.14 х 0.000049=00015 м2
Расход, Q=0.500 л/с=0.0005 м3/s
Следовательно, скорость воды в шланге v1=Q/A1=0005/00015=3.33 м/с.
б) скорость воды в сопле.
Радиус сопла, r2 = 150 см = 0015 м
Мы знаем из уравнения непрерывности, A1v1=A2v2
Следовательно,
Теперь,
2017-04-08
Расход и средняя скорость течения жидкости
Содержание:
- Массовый, объемный и весовой расход
- Объемный способ измерения расхода
- Средняя скорость потока
Рассмотрим стационарное течение жидкости на участках с плавной изменяемостью движения.
Массовый, объемный и весовой расход
Расход потока – это количество жидкости, проносимое потоком сквозь живое сечение за единицу времени.
Q=V×A
где Q – объемный расход, А – площадь живого сечения.
Поскольку количество жидкости может измеряться в единицах объема, массы, веса различают:
- массовый расход m, кг/с
- объемный расход Q, л/с, м3/с
- весовой расход G, H/c
Формула связи весового, массового и объемного расхода:
где ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения
При отсутствии притока и оттока жидкости, согласно уравнению неразрывности, расход несжимаемой жидкости остается постоянным.
Объемный способ измерения расхода
Доступным и точным методом измерения расхода является объемный способ, в котором фиксируется время наполнения нормированной емкости.
В системе СИ расход измеряют в м3/с, при нормировании характеристик устройств часто используют величину л/мин, для пересчета величин используйте калькулятор единиц измерения расхода, представленный на нашем сайте.
Средняя скорость потока
Среднюю скорость можно определить используя зависимость:
где Q – объемный расход, А – площадь живого сечения.
Если рассматривать поток, как множество элементарных струек, то следует понимать, что скорость движения жидкости в каждом из потоков может отличаться от среднего значения. Средняя скорость – это абстрактное понятие, которое дает возможность рассматривать поток, как единое целое. Такой подход позволяет решить множество инженерных задач при движении жидкости в трубопроводах, каналах и т.д.
Рассчитать скорость при известных значениях расхода и площади можно с помощью калькулятора скорости потока жидкости.
Читайте также:
Все новости
