هل معدل التدفق ثابت: لماذا وكيف والمشكلات


في هذه المقالة سنبحث في موضوع "هل معدل التدفق ثابت" مع التركيز على كيفية عمله في نظام الأنابيب. في ما يلي نناقش أيضًا الحقائق ذات الصلة مع "هل معدل التدفق ثابت ".

نعم ، يكون معدل التدفق ثابتًا فقط في ظل بعض الظروف القياسية الثابتة. في نظام مفتوح ، تتحرك المادة السائلة أو الغاز بحركة النظام من مكان إلى مكان آخر بواسطة المحور الموازي للقوة الصافية المطبقة على الأنبوب أو القناة عند درجة الحرارة والضغط القياسيين.

في نظام مفتوح من خلال وسيط في فترة زمنية معينة في بعض الظروف القياسية ، تمر المواد السائلة بحركة بواسطة قوة غير متوازنة ، وهذا ما يسمى معدل التدفق.

هو معدل التدفق ثابت
معدل المد و الجزر
حقوق الصورة - ويكيميديا ​​كومنز

يوفر معدل التدفق يمكن تصنيفها إلى فئتين. يتم تقديمها أدناه ،

معدل التدفق الشامل

معدل التدفق الحجمي

معدل التدفق الشامل:

من قانون تحويل الكتلة نحصل على مفهوم واضح حول معدل تدفق الكتلة. تحويل معدلات التدفق الشامل ينص على أن مقدار كتلة كائن معين لا يمكن إنشاؤه أو تدميره. تقاس كتلة الجسم من خلال ميزان الرافعة.

يمكن تعريف معدل تدفق الكتلة على أنه ، الجسم الذي يحتوي على كتلة ثابت عند درجة الحرارة والضغط القياسيين عندما يتم تطبيق القوة على الأنبوب أو القناة خارجيًا.

صيغة معدل التدفق الكتلي هي ،

معدل التدفق الكتلي = (كثافة المادة السائلة) * (سرعة المادة السائلة) * (منطقة المقطع العرضي للنظام)

رياضيا يمكن التعبير عنها على النحو التالي ،

ṁ = ρVA

أين،

ρ = كثافة المادة السائلة

V = سرعة المادة السائلة

أ = منطقة المقطع العرضي

عندما نمر بالمعادلة أعلاه ، فإن يمكن التعرف بسهولة على معدل تدفق الكتلة ، يعتمد معدل تدفق الكتلة على الكثافة والسرعة من المادة السائلة والمنطقة وله علاقة مباشرة بهذه المعلمات الثلاثة عند درجة حرارة وضغط ثابتين.

وحدة معدل التدفق الكتلي هي كيلوغرام في الثانية (kg / s).

مزيد من المعلومات حول معدل التدفق الشامل: العلاقات الهامة والأسئلة الشائعة

معدل التدفق الحجمي:

بمساعدة معدل التدفق الحجمي ، يمكننا فهم مقدار الحجم داخل الأنبوب في نظام الأنابيب.

يمكن تعريف معدل التدفق الحجمي على أنه بالنسبة لجسم ما ، يتحرك الحجم الداخلي في مساحة معينة من منطقة إلى أخرى بواسطة القوة الخارجية المطبقة.

صيغة معدل التدفق الحجمي هي ،

معدل التدفق الحجمي = سرعة تدفق المادة السائلة * منطقة المقطع العرضي للنظام المفتوح

يمكن كتابة معدل التدفق الحجمي رياضيًا على النحو التالي ،

س = فا

أين،

س = معدل التدفق الحجمي للمادة السائلة

V = سرعة المادة السائلة

أ = منطقة المقطع العرضي للنظام المفتوح

عندما ننتقل إلى المعادلة أعلاه ، يمكننا بسهولة التعرف على العلاقة بين معدل التدفق الحجمي والسرعة ومنطقة المقطع العرضي تتناسب طرديًا مع بعضهما البعض. وحدة معدل التدفق الحجمي هي متر مكعب في الثانية.

معدل التدفق الحجمي
رصيد الصورة - ويكيبيديا

مزيد من المعلومات حول مقياس التدفق الحجمي: كل هذا مفهوم مهم

لماذا معدل التدفق ثابت؟

إذا مررنا بمعادلة الاستمرارية ، فإن معدل تدفق الأنبوب أو القناة يساوي كل نقطة في نظام الأنابيب. بعبارة أخرى ، يمكننا القول أن معدل التدفق إلى الداخل والخارج من الأنبوب أو القناة متساوي.

يكون معدل التدفق ثابتًا فقط للسوائل غير القابلة للضغط ، ويمكن تنظيم معدل التدفق بواسطة ضغط خرج المضخة.

المضخة عبارة عن جهاز يتم من خلاله ضخ السائل في نظام الأنابيب. التحكم في ضغط الخرج بواسطة المضخة التي يتم توصيل منظم الضغط الخلفي بها.

كيف هو معدل التدفق ثابت؟

معدل التدفق هو عامل مهم جدا للمنطقة الصناعية. بمساعدة هذه المعلمة يمكننا بسهولة فهم الحالة الداخلية للأنبوب أو القناة. تقلل هذه المعلمة من تكلفة العملية وتساعد أيضًا في الحفاظ على النظام بأكمله.

ثابت معدل التدفق عندما لا تتغير كثافة السائل. في نظام الأنابيب ، تتدفق المادة السائلة عبر المحور الموازي للأنبوب أو القناة في منطقة مقطعية معينة ، في هذا الوقت تدفق الصفحي يمكن ملاحظتها.

هل معدل التدفق الحجمي ثابت؟

الحجمي معدل التدفق المستخدم في المجال الهندسي في الأنابيب النظام. الغرض الرئيسي من معدل التدفق الحجمي هو قياس كمية الحجم ، في الأنبوب أو القناة للمادة السائلة. معدل تدفق الكتلة المستخدم لقياس الجزيئات في السائل المتدفق.

يظل المعدل الحجمي للغاز أو السائل ثابتًا فقط عندما يتم قياس قيمة معدل التدفق الحجمي في ظل ظروف غير متغيرة وهو أمر خيالي بشكل أساسي.

الحجمي معدل التدفق لم يتغير إلا في ظل الضغط المستمر ودرجة الحرارة للغازات المثالية والسائل المثالي.

كيف هو معدل التدفق الحجمي ثابت؟

يمكن تعريف معدل التدفق الحجمي بأنه ، في منطقة مقطعية ثلاثية الأبعاد ، يتحرك الغاز أو المادة السائلة الحالية عند درجة حرارة وضغط ثابتين في فترة زمنية معينة.

عندما تتدفق المادة السائلة عبر أنبوب أو قناة في نظام الأنابيب ، يكون حجم المادة السائلة قريبًا من عدم الانضغاط في وقت محدد.

يوفر أبعاد معدل التدفق الحجمي ، L3T-1.

المشاكل الموجودة هي معدل التدفق ثابت وكيف يكون معدل التدفق ثابتًا

المشكلة: في خزان المياه ، يتم ضخ المياه في الجزء العلوي من السطح. يقع خزان المياه في 7th أرضية البيت. يتدفق الماء عن طريق خط الأنابيب. تنتقل المياه عن طريق أنابيب خط الأنابيب 10 قدم / ثانية ، وعرض الأنبوب 36 بوصة. الآن احسب مقدار معدل تدفق الماء في الأنبوب.

حل:

البيانات المقدمة هي ، v = 10 قدم / ثانية

نعلم أن صيغة مساحة الأنبوب هي ،

أ = π xr2 = = 0.785 × العمق × العمق = 0.785 × 3 × 3 = 7.06 قدم2

الآن صيغة معدل التدفق الحجمي هي ،

س = سرعة الماء * مساحة المقطع العرضي للأنبوب

س = 70.6 قدم3/ ثانية = (70.6 قدم3 × 60 ثانية × 7.48 جالون) / (ثانية × 1 دقيقة × 1 قدم3) = 31,685 جالونًا في الدقيقة

معدل تدفق أنبوب الماء هو 31,685 جالونًا في الدقيقة.

المشكلة: في الصناعة المسماة XYZ لديها أربعة خزانات نفط. يتم إرفاق جميع خزانات الزيت بخزان مورد الزيت. كثافة الزيت 489 كيلو جرام لكل متر مكعب وسرعته 10.9 متر في الثانية. قطر أنبوب خزان الزيت حوالي 6 سم. تحديد قيمة معدل التدفق الحجمي.

حل:

البيانات المعطاة هي ، د = 6 سم ، ع = 10.9 م / ث

نصف القطر = ص = د / 2 = 6/2 = 3 سم

أ = π xr2 = π × 32 = 28.26 سم2 × 1 م2/ 100 سم2 = 0.2826 م2

Q = A xv = 0.2826 x 10.9 = 3.080 متر مكعب في الثانية.

لذا، فإن معدل التدفق الحجمي 3.08 مكعب لكل متر من الأنبوب.

أسئلة متكررة:

سؤال: اشرح معادلة الاستمرارية.

حل: عندما تتدفق المادة السائلة من خلال أ أنبوب ميل السائل هو الحفاظ على الحجم. في هذه الحالة يكون السائل غير قابل للضغط.

مادة سائلة غير قابلة للضغط تتدفق في كمية معينة من منطقة المقطع العرضي عبر قناة أو أنبوب في فترة زمنية محددة ، ثم تكون كمية المادة السائلة التي تمر في نظام الأنابيب هي نفسها وكل قسم من الأنبوب أو القناة . هذه هي معادلة الاستمرارية.

رياضيا يمكن التعبير عنها على النحو التالي ،

Q1 = س2 = س3 =Q4 = ……………….

a1v1 = أ2v2 = أ3v3 = أ4v4 = ………… ..

المشكلة: في المنزل يوجد خزان مياه على سطح المنزل. يتم توفير المياه في المنزل بأكمله من خلال خطوط الأنابيب المتصلة بخزان المياه. يتدفق الماء عبر الأنبوب 0.9 متر في الثانية. الآن من حيث ينبعث التدفق هذا هو ثلث أنبوب المصدر. حدد مقدار السرعة التي يتدفق بها الماء عبر خط الأنابيب.

حل: إعطاء البيانات ، v1 = 0.90 متر في الثانية

نحن نعلم أن معادلة الاستمرارية هي

A1v1 = أ2v2

A2 = 1/3 أ1

A2 = 1/3 أ1v2

v2 = 3 xv1= 3 × 0.90 متر / ثانية = 2.7 متر في الثانية

مقدار السرعة التي يتدفق بها الماء عبر الأنبوب 2.7 متر في الثانية.

سؤال: ما هي الصيغة البديلة لمعدل التدفق الحجمي؟

حل: الطريقة الأخرى لكتابة معدل التدفق الحجمي هي ،

معدل التدفق الحجمي = Q = V / t ……ايكن (1)

في الأنبوب حيث يتدفق السائل هناك ، يمكن كتابة التدفق الحجمي ،

V = Ad… ..eqn (2)

حيث V = حجم السائل في الأنبوب

أ = مساحة المقطع العرضي للسائل المتدفق في الأنبوب

د = عرض الأنبوب

الآن يمكننا كتابة المعدل الحجمي للأنبوب الأسطواني ،

Q = V / t = Ad / t

المصطلح d / t مكتوب للتعبير عن تدفق السائل في وقت ثابت بقطر ثابت للأنبوب.

بمقارنة eqn (1) و eqn (2) نحصل عليها ،

Q = Av [v = d / t]

حيث ، أ = مساحة المقطع العرضي للأنبوب في نظام الأنابيب.

نعلم أيضًا أن صيغة المنطقة ،

أ = π xr2

إذن في المعادلة أعلاه نحصل على ثلاث معاملات.

1. إذا أعطيت المساحة والكثافة ، فيمكننا بسهولة حساب قيمة السرعة.

2. بطريقة أخرى ، إذا أعطيت الكثافة والسرعة ، فيمكننا أيضًا حساب قيمة المنطقة.

3. وأخيرًا نحصل على السرعة والمساحة ثم نحسب قيمة كثافة السائل التي يمكننا حسابها.

سؤال: ما هو السائل غير القابل للضغط؟

حل: في جميع المواد السائلة تدفق غير قابل للضغط مرئي.

التدفق غير القابل للضغط: عندما تتدفق مادة سائلة في كمية معينة من منطقة المقطع العرضي في فترة زمنية معينة عند درجة حرارة وضغط ثابتين ، إذا بقيت سرعة وكثافة المادة المذابة دون تغيير في ذلك الوقت ، تسمى التدفق غير القابل للضغط.

ما هو السائل غير القابل للضغط؟

حل: تدفق الماء في أنبوب أو قناة في نظام الأنابيب يوجد سائل غير قابل للضغط.

سائل غير قابل للضغط: عندما يتحرك السائل في نظام الأنابيب عبر أنبوب أو قناة في منطقة معينة في فترة زمنية محددة ، فإن ذلك الوقت إذا ظلت الكثافة والسرعة دون تغيير يسمى السائل كسائل غير قابل للضغط.

إندراني بانيرجي

مرحباً .. أنا إندراني بانيرجي. أكملت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. أنا شخص متحمس وأنا شخص إيجابي حول كل جانب من جوانب الحياة. أحب قراءة الكتب والاستماع إلى الموسيقى. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/indrani-banerjee-2487b4214

آخر المقالات