Portata massica: 5 fatti interessanti da sapere

Definizione della portata massica

I portata massica è la massa di una sostanza che passa per unità di tempo. Nell'unità SI è kg / sec o e slug al secondo o libbra al secondo nelle unità usuali degli Stati Uniti. La natura standard è (á¹ , pronunciato come "m-punto") ".

Equazione della portata massica | Unità di portata massica | Simbolo della portata massica

È indicato da á¹ , È formulato come,

$\\punto{m}=\\frac{dm}{dt}$

Illustrazione della portata massica
Credito immagine: Mike Corri, Portata volumetrica, CC BY-SA 4.0

In idrodinamica

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dove,

ρ = Densità del fluido

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Q = portata volumetrica o portata

Ha unità kg / s, lb./min ecc.

Conversione della portata massica

Portata massica dalla portata volumetrica

In idrodinamica, la portata massica può essere derivata dalla portata volumetrica con l'aiuto dell'equazione di continuità.

L'equazione di continuità è data da

Q = AV

Dove,

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Moltiplicando il equazione di continuità con la densità del fluido otteniamo,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dove,

ρ = Densità del fluido

Portata massica rispetto alla velocità | È rapporto con l'altro

In idrodinamica

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dove,

ρ = Densità del fluido

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Q = portata volumetrica o portata

Per un fluido non comprimibile che trasporta una sezione trasversale fissa, la portata massica è direttamente proporzionale alla velocità del fluido fatto scorrere.

$\\\\\\dot{m}\\propto V\\\\\\\\ \\frac{\\dot{m_1}}{\\dot{m_2}}=\\frac{V_1}{V_2 }$

Numero di Reynolds con portata massica | La loro relazione generalizzata

Il numero di Reynolds è dato dall'equazione,

$Re=\\frac{\\rho VL_c}{\\mu}$

Dove,

L_c = Lunghezza caratteristica

V = velocità di flusso del fluido

ρ = Densità del fluido

μ = viscosità dinamica del fluido

Moltiplicare numeratore e denominatore per l'area della sezione trasversale A

$Re=\\frac{\\rho AVL_c}{A\\mu}$

Ma la portata di massa lo è

$\\punto{m}=\\rho AV$

così Numero di Reynolds diventa

$Re=\\frac{\\punto{m} L_c}{A\\mu}$

Problemi di portata massica | Esempio di portata massica

Q.1] Una turbina funziona con un flusso d'aria costante produce 1 kW di potenza espandendo l'aria da 300 kPa, 350 K, 0.346 m_³/ kg a 120 kPa. Le velocità di ingresso e uscita sono rispettivamente di 30 m / se 50 m / s. L'espansione segue la Legge PV^1.4 = C. Determinare la portata massica dell'aria?

Soluzione:

$P_1=300 kPa, \\;T_1=350 K,\\; v_1=0.346\\frac{m^3}{kg},\\;\\dot{W}=1kW=1000W$

Secondo l'equazione energetica Steady Flow

$q-w=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}+g[Z_2-Z_1]$

Q = 0, Z₁ = Z₂

$W=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}$

$\\punto{W}=\\punto{m}w$

$-w=-\\int vdp-\\Delta ke$

PVⁿ = C

$v=\\frac{c\\frac{1}{n}}{P\\frac{1}{n}}$

$w=-c^\\frac{1}{n}\\int_{1}^{2}P^\\frac{-1}{n}dp-\\Delta ke$

$=-c^\\frac{1}{n}*[(P_2^{\\frac{-1}{n}+1}-P_1^{\\frac{-1}{n}+1}]-\\Delta ke$

$c^{-1/n}=P_1^{1/n} v_1=P_2^{1/n} v_2$

$w=-\\frac{n}{n-1}(P_2 v_2-P_1 v_1 )-\\Delta ke$

$\\frac{v_2}{v_1}=[\\frac{P_2}{P_1}]^{\\frac{1}{n}}$

Noi abbiamo,

$\\\\w=-\\frac{n}{n-1}P_1v_1[{\\frac{P_2}{P_1}}^\\frac{n-1}{n}-1]-\\Delta ke \\\\\\\\w=-\\frac{1.4}{1.4-1}300*10^3*0.346*[{\\frac{120}{300}}^\\frac{1.4-1}{1.4}-1]-\\frac{50^2-30^2}{2}\\\\ \\\\\\\\w=82953.18\\frac{J}{kg}$

La portata massica è

$\\dot{m}=\\frac{W}{w}=\\frac{1000}{82953.18}=0.012\\;\\frac{kg}{s}$

Q.2] L'aria entra in un dispositivo a 4 MPa e 300^oC con velocità di 150 m / s. L'area di ingresso è di 10 cm² e l'area di uscita è di 50 cm²Determina il flusso di massa se l'aria esce a 0.4 MPa e 100^oC?

Risposta: A₁ = 10 cm², P₁ = 4MPa, t₁ = 573K,V₁ = 150 m / s, A₂ = 50 cm², P₂ = 0.4MPa, t₂ = 373 K

$\\rho =\\frac{P_1}{RT_1}=\\frac{4000}{0.287*573}=24.32 kg/m^3$

$\\\\\\punto {m}=\\rho_1 A_1 V_1=24.32*10*10^{-4}*150\\\\ \\\\\\punto {m}=3.648\\frac{kg }{S}$

Q.3] Un gas perfetto avente calore specifico a pressione costante pari a 1 kJ/kgK entra ed esce da una turbina a gas con la stessa velocità. La temperatura del gas all'ingresso e all'uscita della turbina è rispettivamente di 1100 e 400 Kelvin e la generazione di energia è pari a 4.6 Mega Watt e le perdite di calore sono pari a 300 kilo-Joule/secondo attraverso l'involucro della turbina. Calcolare la portata massica del gas attraverso la turbina. (GATE-17-SET-2)

Soluzione: C_p = 1 kJ / kgK, V₁ = V₂T₁ = 1100K, T₂ = 400 K, Potenza = 4600 kW

Vedi anche Che cos'è il resistore Bleeder: 11 fatti importanti che dovresti sapere

La perdita di calore dalla carcassa della turbina è di 300 kJ / s = Q

Secondo l'equazione energetica Steady Flow

$\\punto{m}h_1+Q=\\punto{m}h_2+W$

$\\\\\\dot{m}h_1+Q=\\dot{m}h_2+W\\\\ \\\\\\dot{m}[h_1-h_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}C_p[T_1-T_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{W-Q}{C_p[T_1-T_2]}=\\frac{4600+300}{1100-400}=7\\;\\frac{kg}{s}$

FAQ

Perché la portata massica è importante?

Ris: La portata massica è importante nell'ampia gamma di campi che includere il fluido dinamica, farmacia, prodotti petrolchimici ecc. È importante garantire che il fluido giusto con le proprietà desiderate fluisca nella posizione richiesta. È importante per mantenere e controllare la qualità del flusso del fluido. Le sue misurazioni accurate garantiscono la sicurezza dei lavoratori che lavorano in un ambiente pericoloso e pericoloso. È anche importante per le buone prestazioni della macchina, l'efficienza e l'ambiente.

Portata massica dell'acqua

La portata massica è data dall'equazione

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densità dell'acqua è di 1000 kg / m³

$\\punto{m}=1000AV$

Portata massica dell'aria

La portata massica è data dall'equazione

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densità dell'aria è di 1 kg / m³

$\\punto{m}=AV$

Come ottenere la portata massica dall'entalpia?

Trasferimento di calore nel fluido e la termodinamica è data dalla seguente equazione

$Q=\\punto{m}h$

Dove Q = scambio termico, m = portata massica, h = variazione entalpia Per il calore fornito o respinto costante, l'entalpia è inversamente proporzionale alla portata massica.

Come ottenere la portata massica da Velocity?

In idrodinamica, la portata massica può essere derivata dalla portata volumetrica con l'aiuto dell'equazione di continuità.

L'equazione di continuità è data da

Q = AV

Dove,

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Moltiplicando il equazione di continuità con la densità del fluido otteniamo,

$\\punto{m}=\\rho AV$

Flussometro di massa — Misuratore di portata massica
Credito immagine: lavoro derivato di Julius Schröder: Reg51, Luftmassenmesser2 1, CC BY-SA 3.0

La portata massica può essere negativa

L'entità della portata massica non può essere negativa. Se ci viene fornita la portata massica con segno negativo, generalmente indica che la direzione del flusso massico è invertita rispetto alla direzione presa in considerazione.

Portata massica per un gas comprimibile ideale

Si presume che l'aria sia un gas comprimibile ideale con C_p = 1 kJ / kg. K.

La portata massica è data dall'equazione

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densità dell'aria è di 1 kg / m³

$\\punto{m}=AV$

Come posso trovare la portata massica di un fluido refrigerante R 134a e le sue temperature in un congelatore domestico Come posso trovarle?

Supponendo che il congelatore domestico funzioni su un ciclo di compressione del vapore, per scoprire la portata massica del refrigerante R-134a dobbiamo trovare:

Capacità o effetto di refrigerazione netta - generalmente indicato per quel particolare modello di congelatore.
Pressione e temperatura di ingresso del compressore
Pressione e temperatura di uscita del compressore
Temperatura e pressione all'ingresso dell'evaporatore
Temperatura e pressione all'uscita del condensatore
Per il grafico Ph, trova l'entalpia in tutti i punti precedenti.
Effetto refrigerante netto = portata massica * [h₁ - h₂]

Vedi anche Ciclo di Brayton: 15 fatti che dovresti sapere

Qual è la relazione tra pressione e portata massica La portata massica aumenta se c'è un aumento della pressione e la portata massica diminuisce se c'è una diminuzione della pressione?

Permettere,

L = lunghezza del tubo

V = velocità di flusso del fluido

μ = viscosità dinamica del fluido

d = diametro del tubo

Secondo l'equazione di Hagen Poiseuille

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}$

Moltiplicando numeratore e denominatore per ρA

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}$

$\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}$

$\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\punto{m}l}{d^4}$

dove, ν = viscosità cinematica = μ / ρ

Pertanto, all'aumentare della differenza di pressione, aumenta la portata massica e viceversa.

Per un ugello convergente se la pressione di uscita è inferiore alla pressione critica, quale sarà la portata massica?

Secondo la situazione descritta, la velocità di uscita dell'ugello è

$C_2=\\sqrt{\\frac{2n}{n+1}P_1V_1}$

La portata massica sarà

$\\punto{m}=\\frac{A_2C_2r^\\frac{1}{n}}{V_2}$

Dove

A₁, Un₂ = Area di ingresso e uscita dell'ugello

C₁, C₂ = Velocità di entrata e di uscita dell'ugello

P₁, P₂ = Pressione in ingresso e in uscita

V₁, V₂ = Volume all'ingresso e all'uscita dell'ugello

r = Rapporto di pressione = P₂/P₁

n = Indice di espansione

Perché la portata massica è ρVA ma la portata volumetrica è AV?

In idrodinamica, il flusso di massa può essere derivato dalla portata volumetrica con l'aiuto dell'equazione di continuità.

L'equazione di continuità è data da

Q = AV

Dove,

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Moltiplicando l'equazione di continuità per la densità del fluido otteniamo la portata massica,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dove,

ρ = Densità del fluido

Come viene utilizzato il principio di Coriolis per misurare il flusso di massa?

Un misuratore di portata di massa Coriolis funziona secondo il principio di Effetto di Coriolis e questo è vero misuratore di massa perché misurano direttamente la portata massica invece di misurare la portata volumetrica e convertirla nella portata massica.

Il misuratore Coriolis funziona linearmente, nel frattempo non sono necessarie regolazioni per modificare le caratteristiche del fluido. È indipendente dalle caratteristiche del fluido.

Principio operativo:

Il fluido può fluire attraverso un tubo a forma di U. Una forza di eccitazione basata sull'oscillazione viene utilizzata per il tubo, facendolo oscillare. La vibrazione fa sì che il fluido induca torsione o rotazione al tubo a causa dell'accelerazione di Coriolis. L'accelerazione di Coriolis agisce in modo opposto alla forza di eccitazione applicata. La torsione generata determina un ritardo nel flusso tra il lato di entrata e quello di uscita del tubo e questo ritardo o differenza di fase è proporzionale alla portata di massa.

coriolisi — **Effetto di Coriolis**
Credito immagine: Cleontuni at Wikipedia in inglese, Misuratore Coriolis flusso vibrante 512 × 512, CC BY-SA 2.5

Qual è la relazione tra la portata massica e la portata volumetrica?

In idrodinamica, il portata massica può essere derivato dalla portata volumetrica con l'aiuto dell'equazione di continuità.

Vedi anche Filtro passa basso: 13 fatti che dovresti sapere

L'equazione di continuità è data da

Q = AV

Dove,

A = Area della sezione trasversale

V = velocità di flusso del fluido

Moltiplicando l'equazione di continuità per la densità del fluido otteniamo,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dove,

ρ = Densità del fluido

Qual è la formula per trovare la portata massica in un condensatore raffreddato ad acqua?

Permettere,

h₁ = entalpia dell'acqua all'ingresso del condensatore

T₁ = Temperatura dell'acqua all'ingresso del condensatore

h₂ = entalpia dell'acqua in uscita dal condensatore

T₂ = Temperatura dell'acqua in uscita dal condensatore

C_p = Calore specifico dell'acqua a pressione costante

Potenza del condensatore,

$\\\\P=\\dot{m}[h_1-h_2]\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{h_1-h_2}\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{C_p[T_1-T_2]}$

Come trovi il flusso di massa con temperatura e pressione?

Permettere,

L = lunghezza del tubo

V = velocità di flusso del fluido

μ = viscosità dinamica del fluido

d = diametro del tubo

Secondo l'equazione di Hagen Poiseuille

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}$

Moltiplicando numeratore e denominatore per ρA

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}$

$\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}$

$\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\punto{m}l}{d^4}$

dove, ν = viscosità cinematica = μ / ρ

Pertanto, all'aumentare della differenza di pressione, aumenta m.

Secondo l'equazione energetica Steady Flow

$\\\\\\punto{m}h_1\\pm Q=\\punto{m}h_2\\pm W\\\\ \\\\\\punto{m}(h_1-h_2)=W\\ pm Q\\\\ \\\\\\punto{m}C_p(T_1-T_2)=W\\pm Q$

Perché nel flusso strozzato controlliamo sempre la pressione a valle mentre la portata massica massima dipende dalla pressione a monte

È impossibile regolare i flussi di massa strozzati modificando la pressione a valle. Quando le condizioni sonore raggiungono la gola, i disturbi di pressione causati dalla pressione regolata a valle non possono propagarsi a monte. Pertanto, non è possibile controllare la portata massima regolando la contropressione a valle per un flusso strozzato.

Qual è la portata massica media del fluido dell'acqua in tubi con diametro di 10 cm, la velocità del flusso è di 20 m / s.

In idrodinamica

$\\\\\\punto{m}=\\rho AV \\\\\\punto{m}=1000*\\frac{\\pi}{4}*0.1^2*20\\\\ \ \\\\\punto{m}=157.08\\;\\frac{kg}{s}$

Per conoscere il processo politropico (clicca qui)e il numero Prandtl (Clicca qui)

Hakimuddin Bawangaonwala

Sono Hakimuddin Bawangaonwala, un ingegnere di progettazione meccanica con esperienza in progettazione e sviluppo meccanico. Ho completato M. Tech in Ingegneria della progettazione e ho 2.5 anni di esperienza di ricerca. Fino ad ora pubblicati Due articoli di ricerca sulla tornitura di metalli duri e sull'analisi degli elementi finiti delle attrezzature per il trattamento termico. La mia area di interesse è la progettazione di macchine, la resistenza dei materiali, il trasferimento di calore, l'ingegneria termica, ecc. Competente nei software CATIA e ANSYS per CAD e CAE. Altro che Ricerca.

Portata di massa: 5 fatti interessanti da sapere

Definizione della portata massica

Equazione della portata massica | Unità di portata massica | Simbolo della portata massica

Conversione della portata massica

Portata massica dalla portata volumetrica

Portata massica rispetto alla velocità | È rapporto con l'altro

Numero di Reynolds con portata massica | La loro relazione generalizzata

Problemi di portata massica | Esempio di portata massica

Q.2] L'aria entra in un dispositivo a 4 MPa e 300^oC con velocità di 150 m / s. L'area di ingresso è di 10 cm² e l'area di uscita è di 50 cm²Determina il flusso di massa se l'aria esce a 0.4 MPa e 100^oC?

FAQ

Perché la portata massica è importante?

Portata massica dell'acqua

Portata massica dell'aria

Come ottenere la portata massica dall'entalpia?

Come ottenere la portata massica da Velocity?

La portata massica può essere negativa

Portata massica per un gas comprimibile ideale

Come posso trovare la portata massica di un fluido refrigerante R 134a e le sue temperature in un congelatore domestico Come posso trovarle?

Qual è la relazione tra pressione e portata massica La portata massica aumenta se c'è un aumento della pressione e la portata massica diminuisce se c'è una diminuzione della pressione?

Per un ugello convergente se la pressione di uscita è inferiore alla pressione critica, quale sarà la portata massica?

Perché la portata massica è ρVA ma la portata volumetrica è AV?

Come viene utilizzato il principio di Coriolis per misurare il flusso di massa?

Qual è la relazione tra la portata massica e la portata volumetrica?

Qual è la formula per trovare la portata massica in un condensatore raffreddato ad acqua?

Come trovi il flusso di massa con temperatura e pressione?

Perché nel flusso strozzato controlliamo sempre la pressione a valle mentre la portata massica massima dipende dalla pressione a monte

Qual è la portata massica media del fluido dell'acqua in tubi con diametro di 10 cm, la velocità del flusso è di 20 m / s.

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Definizione della portata massica

Equazione della portata massica | Unità di portata massica | Simbolo della portata massica

Conversione della portata massica

Portata massica dalla portata volumetrica

Portata massica rispetto alla velocità | È rapporto con l'altro

Numero di Reynolds con portata massica | La loro relazione generalizzata

Problemi di portata massica | Esempio di portata massica

Q.1] Una turbina funziona con un flusso d'aria costante produce 1 kW di potenza espandendo l'aria da 300 kPa, 350 K, 0.346 m3/ kg a 120 kPa. Le velocità di ingresso e uscita sono rispettivamente di 30 m / se 50 m / s. L'espansione segue la Legge PV1.4 = C. Determinare la portata massica dell'aria?

Q.2] L'aria entra in un dispositivo a 4 MPa e 300oC con velocità di 150 m / s. L'area di ingresso è di 10 cm2 e l'area di uscita è di 50 cm2Determina il flusso di massa se l'aria esce a 0.4 MPa e 100oC?

FAQ

Perché la portata massica è importante?

Portata massica dell'acqua

Portata massica dell'aria

Come ottenere la portata massica dall'entalpia?

Come ottenere la portata massica da Velocity?

La portata massica può essere negativa

Portata massica per un gas comprimibile ideale

Come posso trovare la portata massica di un fluido refrigerante R 134a e le sue temperature in un congelatore domestico Come posso trovarle?

Qual è la relazione tra pressione e portata massica La portata massica aumenta se c'è un aumento della pressione e la portata massica diminuisce se c'è una diminuzione della pressione?

Per un ugello convergente se la pressione di uscita è inferiore alla pressione critica, quale sarà la portata massica?

Perché la portata massica è ρVA ma la portata volumetrica è AV?

Come viene utilizzato il principio di Coriolis per misurare il flusso di massa?

Qual è la relazione tra la portata massica e la portata volumetrica?

Qual è la formula per trovare la portata massica in un condensatore raffreddato ad acqua?

Come trovi il flusso di massa con temperatura e pressione?

Perché nel flusso strozzato controlliamo sempre la pressione a valle mentre la portata massica massima dipende dalla pressione a monte

Qual è la portata massica media del fluido dell'acqua in tubi con diametro di 10 cm, la velocità del flusso è di 20 m / s.

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Ciao amico lettore,

Q.2] L'aria entra in un dispositivo a 4 MPa e 300^oC con velocità di 150 m / s. L'area di ingresso è di 10 cm² e l'area di uscita è di 50 cm²Determina il flusso di massa se l'aria esce a 0.4 MPa e 100^oC?