Sisältö
- Virtausnopeuden laskeminen suuaukon kautta
- Virtausnopeuskaavan käyttö
- Virtausnopeuden laskeminen paineen avulla
Veden virtausnopeuden löytäminen nousta, kuten puutarhatappia tai kylpyhuonehanaa varten, on yksinkertainen harjoitus, joka ei edellytä muuta kuin ämpäri ja ajastinta. Virtausnopeuden laskeminen avoimessa kouruissa, kuten vesikouru tai joenpohja, on vähän monimutkaisempaa, ja nesteen virtausnopeuden laskeminen suljetun putken sisällä on vielä monimutkaisempaa.
Virtausnopeuskaava on yleensä Q = × v, missä Q on virtausnopeus, on poikkileikkauspinta-ala virtauspolun pisteessä ja v on nesteen nopeus tuossa pisteessä. Joissakin tilanteissa, kuten joen pohjassa virtaavan veden tapauksessa, lasketaan on vaikeaa, ja paras mitä voit tehdä, on arvio. Toisissa, kuten suljetussa putkessa virtaavan nesteen, on vaikea mitata v, mutta sinun ei tarvitse. Jos pystyt mittaamaan nestepaineen, voit käyttää Poiseuilles-lakia.
Virtausnopeuden laskeminen suuaukon kautta
Jos sinun on tiedettävä virtausnopeus suuaukon, kuten tapin tai tippa-emitterin, läpi, sinun tarvitsee vain antaa tietyn tilavuuden kerätä säiliöön ja mitata kuinka kauan se kertyy. Voit esimerkiksi mitata virtausnopeuden tappiosta antamalla veden täyttää 5 litran kauhan ja kirjaamalla ajan. Jaa 5 ajalla, joka kului gallonien lukumäärän aikayksikköä kohti saamiseen. Jos mittaat aikaa minuutteina, saat tuloksen gallonaa minuutissa.
Virtausnopeuden mittaamiseksi pienestä suuttimesta, kuten tippojen emitterin aukosta, tarvitset paljon pienemmän astian, kuten nelisäiliön, ja pidemmän aikayksikön, mutta periaate on sama. Pisaranpäästöjen arvioidaan yleensä niiden emittoimien gallonien lukumäärässä tunnissa. Päästö, joka tuottaa yhden gallonan tunnissa, täyttää neljöpurkin 15 minuutissa.
Virtausnopeuskaavan käyttö
Jos näet nesteen virtaavan, voit mitata sen nopeuden, ja se tarkoittaa, että tarvitset vain alueen, jonka läpi neste virtaa laskeakseen virtausnopeuden kaavan avulla Q = × v.
Jos neste virtaa suuttimen tai kirkkaan putken läpi, yksi tapa mitata nopeutta on lisätä väriaine merkitsijänä ja aika, kuinka kauan väriaineen kuluu kahden pisteen läpi. Kun olet mitannut putken tai aukon säteen, voit laskea pinnan käyttämällä π_r_2, käytä sitten v × virtausnopeuden laskemiseksi.
Jotta luonnolliset piirteet, kuten joki, kulkevat läpi, sinun on arvioitava alue. Oletetaan, että joen syvin osa on puolisylinterimäisen kourun säde. Laske poikkileikkauspinta-ala käyttämällä π_r_2, ota sitten puolet siitä ja käytä sitä varten yhtälössä Q = v × saadaksesi likimääräisen virtausnopeuden.
Virtausnopeuden laskeminen paineen avulla
Kun neste virtaa suljetun putken läpi, et voi nähdä sitä, joten et voi mitata sen nopeutta. Jos kuitenkin voit mitata nestepaineen - joka on yleensä helppo tehdä, käyttämällä painemittaria -, voit käyttää Poiseuilles-lakia laskeaksesi virtausnopeuden. Poiseuillesin lain mukaan virtausnopeus Q vaihtelee suoraan putken päiden välisen paine-eron Δ_p_ ja putken säteen neljännen tehon välillä R4, ja se vaihtelee käänteisesti putken pituuden mukaan L. Yhtälö on:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}missä µ on nesteen viskositeetti.
Poiseuilles-laissa oletetaan laminaarinen (ei-turbulentti) virtaus, mikä on turvallinen oletus alhaisissa paineissa ja pienillä putken halkaisijoilla.