هل معدل التدفق الكتلي ثابت: لماذا ومتى وحقائق مفصلة


في هذه المقالة سوف نناقش حول “Is معدل التدفق الشامل ثابت "في حالة قياسية ، مع حقائق مفصلة.

يوفر معدل التدفق الشامل يمكن تعريفها على أنها الكتلة لكل وحدة مساحة لمادة سائلة عند درجة حرارة وضغط قياسيين.وحدة معدل التدفق الكتلي هي كيلوغرام في الثانية (kg / s).

معادلة معدل التدفق الشامل:

صيغة ملف تدفق شامل المعدل هو ، معدل التدفق الشامل = التغيير في الوقت / التغيير في الكتلة

رياضيا يمكن التعبير عنها على النحو التالي ،

أين،

 = معدل التدفق الشامل

dm = التغيير في الكتلة

dt = التغيير في الوقت المناسب

من المعادلة ، يمكن وصف معدل التدفق الكتلي بسهولة ، إنه كذلك نسبة التغيير هي كتلة السائل إلى تغير الزمن. في المعادلة ، تُستخدم النقطة m بشكل أساسي لتصنيف m النظامي الذي اعتدنا عليه للإشارة إلى الكتلة في المجال العادي.

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

هل معدل التدفق الكتلي ثابت دائمًا؟

نعم، معدل التدفق الشامل يظل ثابتًا دائمًا ، إذا لم تتم إضافة أو إزالة أي كتلة خارجية.

معدل تدفق الكتلة هو معدل حركة المادة السائلة ، والتي تمر في وحدة مساحة.

في مجال الكيمياء والفيزياء ، يأتي مصطلح معدل تدفق الكتلة من أدنى مستوى تحويل الكتلة. بالنسبة لأي جسم ، تظل الكتلة ثابتة طوال الوقت في ضغط ودرجة حرارة قياسيين.

إذا تم قياس جسم ما على أي سطح من الأرض ، فإن الكتلة الكلية للجسم تظل ثابتة ، فلا يوجد تغيير في كتلة أي جسم. إن المقدار الإجمالي للكتلة الموجودة في جسم ما لا يمكن إنشاؤه بنفسه أو تدمير نفسه ، فقط مقدار الكتلة المنقولة من شكل إلى آخر تمامًا مثل الطاقة. بمساعدة الكتلة يمكننا التعرف على مقياس القصور الذاتي للجسم. إذا تم تطبيق القوة الكلية على الجسم ، فإنها تعرض تغيير مقاومة تسارع ذلك الجسم. تقاس كتلة الجسم من خلال ميزان الرافعة.

لماذا معدل التدفق الكتلي ثابت؟

من مجال الديناميكا الحرارية نحصل على مفهوم واضح عن معدل التدفق الشامل.

يظل معدل التدفق الكتلي ثابتًا لأنه يتم حسابه بشكل أساسي في حالة قياسية.

متى يكون معدل التدفق الكتلي ثابتًا؟

ينص قانون الحفاظ على الكتلة على أن كمية الكتلة الموجودة في الجسم المادي لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها بنفسها.

يظل معدل التدفق الكتلي ثابتًا إذا لم تتم إضافة الكتلة الخارجية أو إزالتها من قانون نظام التحويل الذي ينص على ذلك.

إذا تم تحويل كمية كبيرة من الجسم المادي إلى جسم مادي صغير ، فإن كمية الكتلة الموجودة في الجسم المادي تتحول أيضًا إلى جزء صغير من الجسم المادي الجديد ، إذا جمعوا جميعًا معًا ، فإن الكتلة الكلية للجسم تظل كما هي .

هل معدل التدفق الكتلي ثابت في التوربينات؟

لوحظ تدفق ثابت في التوربينات. ال تدفق ثابت يمكن تعريفها على أنها كمية تدفق السائل لكل ثانية في الجسم. يمكن أن يبقى التدفق الثابت في شكلين لا موحد ولا غير منتظم.

في التوربينات معدل التدفق الشامل ثابت ، إذا ظل التدفق ثابتًا.

تدخل الكمية الإجمالية للبخار الموجود في توربين التفاعل بشكل أساسي من خلال الشفرات المتحركة.

معدل التدفق الشامل في التوربينات:

ينتشر البخار في كامل محيط التوربين. الآن ضع في اعتبارك رد فعل ورؤية حلقة النصل.

لنفترض أن d = قطر أسطوانة الدوار

ح = ارتفاع الشفرات ، و

] VF1= سرعة التدفق عند الخروج

الآن ، يتدفق إجمالي المساحة من خلال البخار ،

أ = π (د + ح) ح

وحجم تدفق البخار =π (د + ح) هفF1

نعلم أن حجم 1 كجم من البخار عند الضغط المعطى هو vg  (من طاولة البخار). لذلك تكون كتلة البخار المتدفقة ،

m = π (د + ح) هفF1/vg

لنفترض أن نسبة جفاف البخار هي x.

إذن ، كتلة البخار المتدفق هي ،

هل معدل التدفق الكتلي ثابت في الفوهة؟

يمكن وصف تدفق الفوهة بأن السائل أو الغاز يتحرك عبر قطعة الفم المستدقة المتصلة بخط أنابيب المياه دون تغيير الانتروبيا في النظام.

نعم ، معدل تدفق الكتلة في الفوهة ثابت. نحصل على المفهوم الواضح للموضوع من قانون تحويل الكتلة.

كتلة من تصريف البخار من خلال الفوهة:

من القانون العام للغاز يمكننا معرفة ذلك ، البخار الحالي في فوهة متناحرة.

لذا ، يمكننا كتابة ذلك ،

] pvn= ثابت

نحن نعلم أن الزيادة في الطاقة الحركية = V.2/2

و ، انخفاض الحرارة = العمل المنجز أثناء دورة رانكين = ن / (ن -1) (ص1v1-p2v2)

من خلال هذه العملية ، تكون الطاقة الحركية هي الكسب ، وهو ما يعادل انخفاض الحرارة ،

ن / (ن -1) ص1v1(1 ص2v2) / (ص1v1)

نحن نعلم ذلك،

v2/v1 = ... (1 / ن) = ... (-1 / ن)

v2 = الخامس1... (-1 / ن)

استبدال قيمة v2…الخامس1  ونحصل ،

الآن حجم البخار المتدفق في الثانية = منطقة المقطع العرضي للفوهة * سرعة البخار = AV2

ويبلغ حجم البخار 1 كغ حجم معين من البخار عند الضغط, p2 = الخامس2m3KG

لذلك ، يتم تفريغ كتلة البخار من خلال فوهة في الثانية ،

م = (حجم البخار المتدفق في الثانية) / (حجم 1 كجم من البخار عند الضغط ص2)

استبدال القيمة v2 ونحصل ،

المشكلة: تبلغ مساحة الفوهة حوالي 200 ملم مربع ، وتعطى الفوهة التي تحتوي على درجة الحرارة والضغط على التوالي 27 درجة ج و 20 بار. في الحالة الأولى يدخل الضغط. الآن في نفس الفوهة ينبعث الضغط عند 4 بار. الآن احسب كمية كتلة التفريغ الهوائي؟

حل: معطى البيانات ،

T1 = 300 ألف

p1 = 20 بار = 20 × 105 نيوتن لكل متر مربع

p2 = 4 بار = 4 × 105 نيوتن لكل متر مربع

أ = 200 متر مربع = 200 × 10-6

ليكن ، v1 = الحجم النوعي للهواء بالمتر المكعب لكل كيلوغرام

نحن نعلم ذلك،

p1v1 = mRT1

v1 = mRT1/p1 = 1 × 287 × 300/20 × 105 = 0.043 متر مكعب / كجم

لذا فإن كمية البخار المنبعثة من الفوهة هي ،

م = ... (2 ن / (ن -1) ص1/v1... (ص2/p1) ...(2 / ن) - ... (ص2/p1) ... (ن + 1) / ن) = 0.72 كجم لكل ثانية

لذا ، فإن كمية التفريغ الشامل هي 0.72 كجم / ثانية.

هل معدل التدفق الكتلي ثابت في التدفق القابل للانضغاط؟

التدفق القابل للضغط: يمكن تعريف التدفق القابل للانضغاط بأنه ، أثناء تدفق السائل ، ستتغير السرعة والكثافة. يوجد تدفق مضغوط في جميع الغازات في الغلاف الجوي.

يعني التدفق القابل للضغط أن التدفق في الغاز المثالي يكون معدل تدفق الكتلة ثابتًا في ظل بعض الوظائف الفريدة الثابتة.

الوظائف التي تعتمد على الكتلة معدل التدفق ثابت في التدفق الانضغاطي أدناه ،

  • عدد ماخ
  • الضغط
  • درجة الحرارة
  • خاصية الغاز

طرح أسئلة متكررة:

سؤال: ما هو رقم الماخ ودوّن أهميته؟

حل:بمساعدة رقم Mach ، نحصل على مفهوم واضح حول نوع تدفق أي سائل.

رقم Mach: يمكن تعريف رقم Mach على أنه النسبة بين سرعة السائل وسرعة الموجة الصوتية.

بشكل عام ، عدد ماخ مقسومًا على أربع فئات لتدفق السوائل. هم انهم،

تدفق دون سرعة الصوت: يمكن وصفه بأنه عندما يكون رقم ماخ أقل من الوحدة.

تدفق صوتي: يمكن تعريفه على أنه عندما يكون رقم Mach يساوي الوحدة.

التدفق الأسرع من الصوت: يمكن تعريفه على أنه عندما يكون رقم Mach بين 1 و 6.

التدفق الصوتي المفرط: يمكن تعريفه على أنه عندما يكون رقم Mach أكثر من رقم واحد 6.

سؤال: سعة المياه في الخزان 90 مترا مكعبا تملأ أسنانها. احسب معدل التدفق الكتلي. يستغرق ملء الخزان حوالي 3 ساعات.

حل: البيانات المعطاة هي ، v = 90 متر مكعب

 نحن نعلم ذلك،

= 1000 كجم لكل متر مكعب

إذن ، م = 90 × 1000 = 90000 كجم

إذن ، معدل التدفق الكتلي للحافة هو 8.3 كجم / ث.

سؤال: من اسطوانة يتم تصريف الماء حوالي 700 جرام. بعد تصريف الماء وجد أن الماء المتبقي في الاسطوانة حوالي 300 جرام. تستغرق العملية برمتها 60 ثانية. احسب معدل التدفق الشامل.

حل: نحن نعلم أن معدل التدفق الشامل,

معدل التدفق الشامل هو -6.66 كجم / ثانية.

تعني العلامة السلبية أن الماء ينبعث من النظام.

سؤال: في اتجاه حركة توربين رد فعل له رؤوس ريش في زوايا ميل. زوايا أطراف توربينات التفاعل هي على التوالي درجة 20 و درجة 35 الآن شفرات التوجيه التي يحتويها التوربينات التفاعلية لها نفس الشكل تمامًا مثل الشفرات المتحركة. اتجاه الشفرة المتحركة وشفرات التوجيه معاكسان. في مكان ثابت ، يبلغ قطر الأسطوانة عنفة التفاعل حوالي متر واحد والارتفاع 1 مم. في هذه الحالة يكون ضغط البخار عنفة التفاعل 100 بار. الآن عامل جفاف البخار هو 1.7 ، ويمر بخار توربين التفاعل عبر الشفرات دون أي صدمة. السرعة في التوربينات التفاعلية 0.935 دورة في الدقيقة

الآن احسب,

1. كتلة تدفق البخار

2. ما مقدار القوة التي يتم تطويرها؟

حل: معطى البيانات ،

θ = β = 35 درجة

د = 1 م

ح = 100 م = 0.1 م

ع = 1.7 بار

س = 0.937

N = 250 دورة في الدقيقة

نحن نعلم سرعة الشفرة ،

Vb = π (د + ح) ن / 60 = π (1 + 0.1) 250/60 = 14.4 م / ث

1. بادئ ذي بدء ، ارسم خطًا أفقيًا ، واقطع AB يساوي 14.4 م / ث إلى مقياس مناسب لتمثيل سرعة النصل.

2. الآن ارسم مثلث سرعة المدخل ABC القاعدة AB مع α = 20 درجة و β = 35 درجة.

3. رسم المثلث سرعة المخرج بالمثل ABD على نفس القاعدة AB مع

= 20 درجة و = 35 درجة

4. من C و D ، ارسم خطوط عمودية لتلبي الخط AB الناتج عند E و F.

من خلال القياس من مثلث السرعة ، نجد ذلك ،

تغير في سرعة الدوران (Vω + Vω1 ) = EF = 42.5 م / ث

وسرعة التدفق عند المخرج Vf1 = DF = 10 م / ث

التدفق الشامل للبخار ،

إذا مررنا من طاولات بخار، بضغط 1.7 بار ، يمكننا بسهولة العثور على الحجم المحدد للبخار ،

vg= 1.031

من معادلة التدفق الكتلي للبخار يمكننا أن نكتب ،

م = π (د + ح) ح س عf1/ الخامس عشرg = 3.58 كجم / ثانية

الآن ، القوة تطورت

P = م (Vω + Vω1 )Vb = 3,58 × 42.5 × 14.4 = 2191 واط

سؤال: أين يتم تطبيق معدل التدفق الشامل؟

حل: ال معدل التدفق الشامل تستخدم الأجهزة في العديد من الأغراض في المجال الهندسي.

هم يناقشون أدناه ،

  • للتحقق من الدقة العالية للأجهزة
  • التحكم في جزيئات الغاز المتدفق.
  • قياس الدقة.

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