Calcolo del flusso volumetrico e cosa lo influenza



il flusso volumetrico consente di determinare il volume del fluido che attraversa una sezione del condotto e offre una misura della velocità con cui il fluido si muove attraverso di esso. Pertanto, la sua misurazione è particolarmente interessante in settori diversi come l'industria, la medicina, l'edilizia e la ricerca, tra gli altri.

Tuttavia, misurare la velocità di un fluido (sia esso un liquido, un gas o una miscela di entrambi) non è semplice quanto misurare la velocità di movimento di un corpo solido. Pertanto, capita che per conoscere la velocità di un fluido è necessario conoscerne il flusso.

Questo e molti altri problemi relativi ai fluidi sono trattati dal ramo della fisica noto come meccanica dei fluidi. La portata è definita come quanto fluido passa attraverso una sezione di un condotto, che si tratti di una tubazione, di un oleodotto, di un fiume, di un canale, di un condotto sanguigno, ecc., Prendendo in considerazione un'unità temporanea.

Di solito il volume che attraversa una determinata area viene calcolato in un'unità di tempo, detta anche flusso volumetrico. Viene definita anche la massa o il flusso di massa che attraversa una determinata area in un momento specifico, sebbene sia usato meno frequentemente del flusso volumetrico.

indice

  • 1 calcolo
    • 1.1 Equazione di continuità
    • 1.2 Principio di Bernoulli
  • 2 Che cosa influenza il flusso volumetrico?
    • 2.1 Metodo semplice per misurare il flusso volumetrico
  • 3 riferimenti

calcolo

Il flusso volumetrico è rappresentato dalla lettera Q. Per i casi in cui il flusso si muove perpendicolarmente alla sezione del conduttore, viene determinato con la seguente formula:

Q = A = V / t

In questa formula A è la sezione conduttore (è la velocità media che il fluido ha), V è il volume e t è il tempo. Dal momento che nel sistema internazionale l'area o la sezione del conduttore è misurata in m2 e la velocità in m / s, il flusso è misurato m3/ s.

Per i casi in cui la velocità dello spostamento del fluido crea un angolo θ con la direzione perpendicolare alla sezione della superficie A, l'espressione per determinare il flusso è la seguente:

Q = A cos θ

Ciò è coerente con l'equazione precedente, poiché quando il flusso è perpendicolare all'area A, θ = 0 e, di conseguenza, cos θ = 1.

Le equazioni precedenti sono vere solo se la velocità del fluido è uniforme e se l'area della sezione è piatta. Altrimenti, il flusso volumetrico viene calcolato attraverso il seguente integrale:

Q = ∫∫s v d S

In questo integrale dS è il vettore di superficie, determinato dalla seguente espressione:

dS = n dS

Lì, n è il vettore unitario normale alla superficie del condotto e dS un elemento di superficie differenziale.

Equazione di continuità

Una caratteristica dei fluidi incomprimibili è che la massa del fluido viene conservata per mezzo di due sezioni. Pertanto, viene soddisfatta l'equazione di continuità, che stabilisce la seguente relazione:

ρ1 la1 V1 = ρ2 la2 V2

In questa equazione ρ è la densità del fluido.

Per i casi di regimi in flusso permanente, in cui la densità è costante e, pertanto, che ρ è soddisfatta1 = ρ2, è ridotto alla seguente espressione:

la1 V1 = A2 V2

Ciò equivale ad affermare che il flusso è conservato e, quindi:

Q1 = Q2.

Dall'osservazione di quanto sopra si deduce che i fluidi vengono accelerati quando raggiungono una sezione più stretta di un condotto, mentre riducono la loro velocità quando raggiungono una sezione più ampia di un condotto. Questo fatto ha interessanti applicazioni pratiche, poiché consente di giocare con la velocità di spostamento di un fluido.

Il principio di Bernoulli

Il principio di Bernoulli determina che per un fluido ideale (cioè un fluido che non ha né viscosità né attrito) che si muove in regime di circolazione da un condotto chiuso, si realizza che la sua energia rimane costante lungo tutto il suo spostamento.

In definitiva, il principio di Bernoulli non è altro che la formulazione della Legge di conservazione dell'energia per il flusso di un fluido. Pertanto, l'equazione di Bernoulli può essere formulata come segue:

h + v2 / 2g + P / ρg = costante

In questa equazione, h è l'altezza e g è l'accelerazione della gravità.

Nell'equazione di Bernoulli, l'energia di un fluido viene presa in considerazione in qualsiasi momento, l'energia che consiste di tre componenti.

- Un componente del carattere cinetico che include l'energia, a causa della velocità con cui il fluido si muove.

- Un componente generato dal potenziale gravitazionale, come conseguenza dell'altezza alla quale si trova il fluido.

- Un componente dell'energia del flusso, che è l'energia che un fluido deve alla pressione.

In questo caso, l'equazione di Bernoulli è espressa come segue:

h ρ g + (v2 ρ) / 2 + P = costante

Logicamente, nel caso di un fluido reale, l'espressione dell'equazione di Bernoulli non è soddisfatta, poiché le perdite di attrito si verificano nello spostamento del fluido ed è necessario ricorrere ad una equazione più complessa.

Cosa influenza il flusso volumetrico?

Il flusso volumetrico sarà interessato se c'è un'ostruzione nel condotto.

Inoltre, la portata può anche cambiare l'effetto delle variazioni di temperatura e pressione nel fluido reale in movimento attraverso un condotto, soprattutto se si tratta di un gas, in quanto il volume occupato da un gas varia a seconda della la temperatura e la pressione è a

Metodo semplice per misurare il flusso volumetrico

Un metodo molto semplice per misurare il flusso volumetrico consiste nel far fluire un fluido in un serbatoio di misurazione per un certo periodo di tempo.

Questo metodo di solito non è molto pratico, ma la verità è che è estremamente semplice e molto illustrativo comprendere il significato e l'importanza di conoscere il flusso di un fluido.

In questo modo, il fluido viene lasciato fluire all'interno di un serbatoio di misurazione per un periodo di tempo, il volume accumulato viene misurato e il risultato ottenuto viene diviso per il tempo trascorso.

riferimenti 

  1. Flusso (fluido) (n.d.). In Wikipedia Estratto il 15 aprile 2018 da es.wikipedia.org.
  2. Portata volumetrica (n.d.). In Wikipedia Estratto il 15 aprile 2018 da en.wikipedia.org.
  3. Ingegneri Edge, LLC. "Equazione volumetrica di portata del fluido". Ingegneri Edge
  4. Mott, Robert (1996). "1".Meccanica dei fluidi applicati (4a edizione). Messico: Pearson Education.
  5. Batchelor, G.K. (1967).Un'introduzione alla fluidodinamica. Cambridge University Press.
  6. Landau, L.D.; Lifshitz, E.M. (1987).Meccanica dei fluidi. Corso di Fisica Teorica (2 ° ed.). Pergamon Press.