Как найти объемный расход зная массовый расход

Объемный расход

объём жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

Общие сведения

Для обозначения объемного расхода обычно используется буква Q (Q_v).

Широко используется при гидравлических и теплотехнических расчетах.

Расчет объемного расхода возможен по нескольким формулам исходя из исходных данных:

• • Q_v=V/t, где V — объём жидкости или газа, проходящий через поперечное сечение потока за время t;
  • Q_v=u*S_c, где u — скорость потока, S_c — площадь поперечного сечения;
  • Q_v=Q_m/ρ , где Q_m —  массовый расход, ρ — плотность жидкости или газа.

При расчетах необходимо учитывать зависимость плотности:

• • для газов от рабочего давления и температуры;
  • для жидкостей от температуры.

Перевод единиц измерения объемного расхода онлайн

Единицы измерения объемного расхода

• • кубический метр в секунду— единица измерения объемного расхода. Обозначение в России: м³/с; международное: m³/c. Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств;
  • кубический метр в час— единица измерения объемного расхода. Обозначение в России: м³/ч; международное: m³/h. Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств, при разработке проектной и рабочей документации;
  • литр в секунду— единица измерения объемного расхода. Обозначение в России: л/с. Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств;
  • литр в минуту— единица измерения объемного расхода. Обозначение в России: л/м. Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств;
  • литр в час— единица измерения объемного расхода. Обозначение в России: л/ч. Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств.

Перевод единиц измерения объемного расхода (в табличном виде)

Приборы для измерения расходов

Для измерения расходов газа или жидкости используются приборы — расходомеры. Поскольку сжимаемые и несжимаемые вещества имеют свою специфику измерения, то и устройства различаются по принципам действия. Каждый вид расходомера рассчитан на работу в среде с определенными эксплуатационными характеристиками. Существует большое разнообразие расходомеров по принципу действия, но большинство из них связанно с измерением параметров приведенных в расчетных формулах (приведенных выше) с последующим расчетом расходов.

Виды объемных расходов газов

В инженерных расчетах жидкости считаются практически несжимаемыми. Вещества в газообразном состоянии естественно считаются сжимаемыми. То есть плотность газов, а соответственно и объем, зависит от давления и температуры газа. В связи с этим при расчетах, проектировании и эксплуатации принято различать несколько видов объемного расхода газа:

• • объемный расход газа при нормальных условиях (при давлении Р=101325 Па и при температуре T=293,15 K). Применяется при гидравлических/аэродинамических расчетах, при подборе оборудования;
  • объемный расход газа при стандартных условиях (при давлении Р=100 кПа и при температуре T=273,15 K). Применяется при подборе оборудования (например расходомеров). Исходными данными для получения, как правило, служит объемный расход при нормальных условиях указанные в проектной и рабочей документации;
  • объемный расход газа при рабочих условиях (при рабочих параметрах давления и температуры в трубопроводах, оборудовании, технических устройствах и т.д. ).  Применяется в некоторых видах  гидравлических/аэродинамических расчетов (например расчет систем дымоудаления). Применяется при подборе оборудования (редко). Служит для получения других рабочих параметров (например рабочей скорости потока газа).

Для перерасчета объемных расходов газа (схожего по свойствам с моделью идеального газа) при разных условиях используется уравнение объединённого газового закона:

(P*V)/T=const, то есть

(P_р*V_р)/T_р=(P_ст(н)*V_ст(н))/T_ст(н), откуда:

• • объемный расход газа при стандартных и нормальных условиях:

V_ст(н)=(P_р*V_р*T_ст(н))/(P_ст(н)*T_р);

V_ст=(P_р*V_р*273.15)/(100000*T_р);

V_н=(P_р*V_р*293.15)/(101325*T_р);

• • объемный расход газа при рабочих условиях:

V_р=(P_ст(н)*V_ст(н)*T_р)/(P_р*T_ст(н));

V_р=(100000*V_ст*T_р)/(P_р*273,15) или V_р=(101325*V_н*T_р)/(P_р*293,15);

Примечание:  Данные формулы выведены для идеального газа. Применимость для реальных газов в чистом виде ограничены, если:

• • газ находится при высоких давлениях и температурах;
  • требуется повышения точность вычисления (например в метрологии при коммерческом учете расходов газов).

В этих случаях требуется использовать более точные уравнения — уравнения состояния реальных газов. Примером уточненных расчетов могут служит расчеты параметров водяного пара или учет сжимаемости природного газа.

Калькуляторы объемного расхода

Расчет объемного расхода с помощью объема (проходящего через сечение) за определенное время

Расчет объемного расхода с помощью скорости потока и площади сечения

Расчет объемного расхода с помощью массового расхода и плотности газа или жидкости

Расчет объемного расхода газа при нормальных условиях

Расчет объемного расхода газа при стандартных условиях

Расчет объемного расхода газа при рабочих условиях

Поделиться ссылкой:

В
расчетах используется объемный расход
жидкости V_c,
м³/с.

Перевод
осуществляется по формуле:

V_c
= G/(3600*
ρ_см)
(19)

V_c
= 8000/(3600*862,17) = 2,58*10^-3
м³/с.

2.4. Определение ориентировочного диаметра трубопровода

По
таблице [2, с.14] выбираем скорость движения
в напорном трубопроводе w
= 2 м/с.

Средний
диаметр трубопровода можно определить
по формуле:

d_ср
= (4* V_c/π*w)^0,5

d_ср
= (4*2,58*10^-3/3,14*2)^0,5
= 0,041 м.

2.5. Выбор стандартного диаметра трубопровода

Промышленность
выпускает гостированный сортамент
труб, среди которых необходимо выбрать
трубы с диаметром наиболее близким к
расчетному. Обозначаются трубы d_н
х δ, где d_н
– наружный диаметр трубы,мм; δ – толщина
стенки трубы, мм. При этом внутренний
диаметр трубы d_вн
= d_н
– 2* δ.

Согласно
пункта 2.4. внутренний размер трубы 41 мм,
тогда наружный размер d_н
= 41 + 2*3 = 47 мм. Наиболее близкая по размерам
труба 45х3 мм. Гостированный внутренний
диаметр 39 мм, поэтому эквивалентный
диаметр примем d_э
= 0,039 м.

1. Уточнение
   скорости движения жидкости

Выразим
из уравнения скорость движения жидкости:

w
= 4* V_c/(π*
d_э²)
= 4*2,58*10^-3/(3,14*(0,039)²)
= 2,16 м/с.

2.7. Определение режима движения жидкости

Режим
движения жидкости определим по уравнению
Рейнольдса:

Re
= W*
d_э
* ρ_см
/μ_см
= 2,16*0,039*862,17/5,68*10^-4
= 127868,3.

Режим
движения развитый турбулентный.

2.8. Определение коэффициента гидравлического сопротивления

Примем
среднее значение шероховатости l
= 0,2 мм, тогда относительная шероховатость
составит ε = l/
d_э
= 0,2/39 = 5,13*10^-3.

Проверим
условие Re
≥ 220*ε ^-1,125.

220*(5,13*10^-3)^-1,125
= 82897, т.е. меньше Re
=127868,3. Область движения автомодельная
и коэффициент гидравлического
сопротивления находится по формуле:

1/
λ^0,5
= 2*lg(3,7/ε)
= 2*lg(3,7/5,13*10^-3)
= 5,716. Откуда λ = 0,0306.

2.9. Нахождение коэффициентов местных сопротивлений

Согласно
пункта 2.2. и с учетом того, что [2, с.503]
коэффициенты местных сопротивлений
следующие:

–
вход в трубу ξ_тр
= 0,5;

–
вентиль нормальный ξ_вен
= 4,7;

–
колено 90 ⁰
ξ_кол
= 1,1;

–
выход из трубы ξ_втр
= 1;

–
измерительная диафрагма (при m
= (d₀/D)²
= 0,3, то ξ_д
= 18,2)

-внезапное
расширение (приF₀/F₁=0,1,
Re>3500)
ξ_расш
=0,81

-внезапное
сужение (приF₀/F₁=0,1,
Re>3500)
ξ_суж
=0,45

∑ ξ_мс
= ξ_тр
+ 3* ξ_вен
+ 2* ξ_кол
+ ξ_д
+ ξ_втр
+
ξ_расш
+
ξ_суж
= 0,5 + 3*4,7 + 2*1,1 + 18,2 + 1+0,81+0,45 = 37,26.

Геометрическая
высота подъема смеси 4,8 м.

2.10. Определение полной потери напора в трубопроводе

Сумма
всех длин участков трубопровода 18,8 м,
Р₁
= Р₂.
Тогда полное
гидравлическое сопротивление сети:

ΔР_сети
= (1 + λ * I/
d_э
+ ∑ ξ_мс)*
ρ*W²
/2 + ρ*g*h_геом
+ (Р₂
– Р₁)
= (1 + 0,0306*31/0,039+37,26)*(862,17*2,16²/2)+862,17*9,81*4,8=166463
Па.

Из
соотношения ΔР_сети
= ρ*g*h
определим h_сети
= ΔР_сети/
(ρ*g)
= 166463/(862,17*9,81) = 19,68 м.

2.11. Построение характеристики трубопроводной сети

Будем
считать, что характеристика сети
представляет собой правильную параболу,
выходящую из точки с координатами V_c
= (0; h)
на которой известна точка с координатами
V_c
= 9,288 м³/ч
и h_сети
= 19,68 м. Найдем коэффициент параболы.

Общее
уравнение параболы у = а*х²
+ b.
Подставив значения имеем 19,68= а*9,288²
+ 4,8. Тогда а = 0,1725.

Возьмем
несколько значений объемной
производительности и определим напор
h_сети.

Данные
сведем в таблицу 6.

Таблица
6 – Зависимость напора сети от
производительности насоса

По
полученным точкам строим характеристику
сети рисунок 4.

Рисунок
4 – Совмещение характеристик сети и
насоса:

1
– характеристика сети; 2 – характеристика
насоса; 3 – расчетная точка; 4 – рабочая
точка.

2017-04-08

Расход и средняя скорость течения жидкости

Рассмотрим стационарное течение жидкости на участках с плавной изменяемостью движения.

Массовый, объемный и весовой расход

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:

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:

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.