In questo articolo discuteremo della relazione tra la portata di massa e la velocità.
Il concetto di misurazione della portata (portata di massa e portata di volume) in un settore è essenziale per la gestione accurata ed economica di un processo. La velocità indica la velocità con cui un fluido si muove per una distanza nell'unità di tempo.
Ogni volta che calcoliamo la portata di un fluido che scorre attraverso una tubazione, entrano in gioco alcuni termini come portata massica, portata volumetrica, portata molare, velocità, densità, volume, temperatura, pressione, ecc.
Le portate e tutte le proprietà fisiche sopra menzionate sono correlate e possiamo determinare una quantità dall'altra utilizzando diverse formule ad esse associate.
Velocità=Distanza percorsa/Tempo
Flusso volumetrico Tasso, Q= Area x Velocità
Portata massica, ṁ=Densità x Area x Velocità
Portata massica
Portata massica è la misura della massa di un fluido che passa attraverso un passaggio per unità di tempo.
La portata massica può essere espressa come,
ṁ=massa/tempo=m/t
L'unità SI della portata massica è Kg/s ed è indicata con ṁ.
Misurazione precisa di portata massica è necessario in un settore per controllare senza intoppi le diverse operazioni. L'efficienza di un'apparecchiatura e la qualità del prodotto dipendono anche dalla portata massica di un fluido.
La massa non viene né creata né distrutta e la portata massica non è influenzata dalla variazione di temperatura e pressione durante il processo, quindi in caso di misurazioni di precisione è sempre consigliabile la misurazione della portata massica.
Rapporto tra portata massica e velocità
La misurazione della portata di diversi fluidi è un aspetto importante delle industrie delle tubazioni.
La velocità è la misura della velocità con cui si muove un fluido nell'unità di tempo. La portata massica è associata alla quantità di fluido che passa attraverso un passaggio per unità di tempo.
La portata massica può essere espressa come ṁ=massa/tempo=m/t Eq1
E la portata volumetrica può essere espressa come Q= volume/tempo= V/t Eq2
Dall'Eq(1), ṁ=massa/volume . volume/tempo Eq3
Ora, massa/volume=densità del fluido ρ
E volume/tempo=Portata volumetrica=Q
Dall'Eq(3) , ṁ= ρ.Q Eq4
L'equazione di cui sopra si riferisce alla portata massica e Portata volumetrica Tasso di un fluido. Se conosciamo la densità del fluido e lo scarico attraverso un tubo, allora possiamo determinare la quantità di fluido che passa attraverso il tubo in termini di Kg/s cioè la portata massica del fluido.
Dal Equazione di continuità applicabile per fluido incomprimibile possiamo scrivere,
Qui A è l'area della sezione trasversale del passaggio e bar(v) è la velocità media del fluido.
Quindi l'Eq(4) diventa,
Dall'Eq(5) è chiaro che la portata massica di un liquido è direttamente proporzionale alla densità del liquido, alla velocità del liquido e all'area della sezione trasversale.
Come calcolare la portata massica dalla velocità?
Le portate, velocità, pressione, densità, tutti questi termini sono correlati tra loro.
Se conosciamo la velocità (v) di un flusso attraverso un tubo di area della sezione trasversale (A), allora possiamo calcolare la portata volumetrica del fluido utilizzando la seguente formula,
Dove Q=Volume Portata
A= Area della sezione trasversale del tubo
= Velocità media del fluido
Ora la portata massica è la densità ρ moltiplicata per la portata volumetrica
ṁ=ρ. Q oppure,
Secondo la legge di conservazione di massa, nel caso di fluido incomprimibile che passa attraverso un canale di sezione trasversale non uniforme, la portata massica mantiene un valore costante.
Nella figura sopra possiamo osservare un tubo con sezione trasversale diversa A1 e A2 (dove A1>A2) attraverso il quale scorre acqua (di natura non comprimibile).
Anche se il diametro del tubo non è lo stesso, per continuità la stessa quantità d'acqua passa attraverso i punti 1 e 2. La velocità del fluido è minore nell'area più ampia del passaggio rispetto alla velocità nella zona stretta da mantenere la costante di flusso.
Al punto 1 e 2,
Q_{1}=Q_{2} oppure,
Questa è la famosa equazione di continuità applicabile ai fluidi incomprimibili.
Differenza tra portata massica e velocità
La differenza tra portata massica e velocità come segue:
| Portata massica | Velocità |
| Portata volumetrica (á¹ ) è la quantità di massa (m) di un fluido scorre attraverso un'area della sezione trasversale (A) per unità di tempo (t). | Velocità barra(v) di un fluido è definita come la distanza (d) percorsa da un fluido in un periodo di tempo ( t). |
| Matematicamente, ṁ= m/t | Matematicamente, barra(v)=g/t |
| Unità: kg/s (unità SI), gm/sec (unità CGS) | Unità: m/s (unità SI), cm/s (unità CGS) |
Problemi relativi alla portata massica
1 problema: Un fluido con densità 650 kg/m3 scorre attraverso un condotto di sezione trasversale interna di 25 cm2 con una velocità di 30 m/s. Trova la portata massica del fluido.
Soluzione: Qui, Densità, ρ=650kg/m3
Area della sezione trasversale, A=25 cm2=0.25 milioni2
Velocità, v=30 m/s
La formula per il calcolo della portata massica ṁ= ρVA
\punto{m}= 650× 30 × 0.25 m = 8400 kg/s
I portata massica m per i dati sopra indicati è 4875 kg/s
problema 2: L' portata massica di un fluido che scorre attraverso un tubo circolare è 3600 kg/s, la velocità del flusso è 25 m/s e l'area della sezione trasversale del tubo è 10 cm2. Calcolare la densità del fluido all'interno del tubo.
Soluzione:
Dai dati forniti,
\dot{m}= 3600 kg/s,
Velocità,v = 25 m/s e
Area della sezione trasversale,A = 10 cm2 = 0.10m2
Per determinare la densità del fluido dai valori sopra indicati, possiamo usare la formula,
Densità ρ= m/vA
ρ = 3600 / ( 25 * 0.10 ) = 3600 / 2.5
ρ = 1440 kg/mq3
La densità del liquido ρ del fluido che passa attraverso il tubo è di 1440 kg/m3
Domande frequenti (FAQ)
Q1: Scrivi le differenze tra Portata massica e portata volumetrica.
Risposta: le differenze tra Portata massica e volume Le portate sono menzionate di seguito:
| Portata massica | Portata volumetrica |
| Massa effettiva di un fluido che viaggia attraverso uno strumento di misura per unità di tempo | Volume di fluido che passa attraverso uno strumento di misura per unità di tempo. |
| Preferibile in caso di elevata precisione con un'elevata pressione nominale | Generalmente preferito quando non è necessaria un'elevata precisione. |
| Non c'è nessun cambiamento in portata massica al variare della pressione e della temperatura. | Cambia in La portata si verifica con la pressione e la temperatura è cambiata. |
| Formula per portata massica, ṁ = Densità x area della sezione trasversale x velocità | Formula per la portata volumetrica, Q=Area della sezione trasversale x Av. velocità |
| Il flusso di massa è misurato in chilogrammi/secondo | La portata volumetrica è misurata in litri/secondo o metri cubi/secondo. |
Per saperne di più sulla portata massica (CLICCA QUI)
Sono Sangeeta Das. Ho completato il mio Master in Ingegneria Meccanica con specializzazione in Motori IC e Automobili. Ho circa dieci anni di esperienza nell'industria e nel mondo accademico. La mia area di interesse comprende motori IC, aerodinamica e meccanica dei fluidi. Puoi contattarmi a
Ciao amico lettore,
Siamo una piccola squadra alla Techiescience, che lavora duro tra i grandi player. Se ti piace quello che vedi, condividi i nostri contenuti sui social media. Il tuo supporto fa una grande differenza. Grazie!