Portata volumetrica: 7 concetti importanti

Portata volumetrica

La portata volumetrica (portata volumetrica, velocità del flusso del fluido) è definita come il volume del fluido passato per unità di tempo attraverso un corpo fluido come tubi, canali, canali fluviali ecc.); In idrometria è riconosciuta come scarica.

Generalmente, la portata volumetrica è indicata con il simbolo Q o V. L'unità SI è m3/S. I centimetri cubi al minuto vengono utilizzati anche come unità di portata volumetrica nel flusso su piccola scala

Anche la portata volumetrica viene misurata in ft3/s o gallone/min.

La portata volumetrica non è simile al flusso volumetrico, come inteso dalla legge di Darcy e mostrato dal simbolo q, le unità di m3/ (m2·s), cioè m·s-1(velocità). Nel calcolo, l'integrazione del flusso sull'area calcola la portata volumetrica.

Portata volumetrica
Portata volumetrica

Nel frattempo, è una quantità scalare, poiché è la derivata temporale solo del volume. La variazione dei flussi di volume attraverso un'area sarebbe pari a zero per una situazione di flusso stazionario.

Equazione della portata volumetrica

La portata volumetrica esprime il volume che occupano quelle molecole in un flusso fluido in un dato tempo.

Q (V)  = LA v

L'equazione data è valida solo per sezioni trasversali piane e piane. Generalmente, nelle superfici curve le equazioni risultano essere integrali di superficie.

Q (V) = portata volumetrica (in m3/s), l/s, l/min (LPM)

A – Area della sezione trasversale del tubo o di un canale (m2)

v – Velocità (m/s, m/min, fps, fpm ecc.

Poiché i gas sono comprimibili, volumetrici le portate possono cambiare sostanzialmente se sottoposte a pressione o variazioni di temperatura; ecco perché è importante progettare apparecchiature o processi termici e processi chimici.

Simbolo della portata volumetrica

Il simbolo della portata volumetrica è dato come V o Q

Unità di portata volumetrica

L'unità di portata volumetrica è data come (in m3/s), l/s, l/min (LPM), cfm, gpm

Dalla portata volumetrica alla portata massica

La variazione tra flusso di massa e flusso volumetrico è correlata alla densità di ciò che stai spostando. Ci concentriamo su quello su cui ci concentriamo è determinato dalla preoccupazione del problema. Ad esempio, se stiamo sviluppando un sistema da utilizzare in un ospedale, potrebbe spostare l’acqua o spostare il sangue. Poiché il sangue è più denso dell'acqua, lo stesso flusso volumetrico risulterebbe in un flusso di massa maggiore se il fluido fosse sangue rispetto a se fosse acqua. Al contrario, se il flusso provocasse lo spostamento di una quantità specifica di massa in un tempo specifico, verrebbe spostata più acqua che sangue.

Portata volumetrica rispetto alla velocità

Se vediamo l'unità di portata volumetrica, è m3/s e l'unità di velocità è m/s. Quindi se vogliamo convertire la portata volumetrica in velocità. Dividiamo la portata volumetrica per l'area della sezione trasversale da cui scorre il fluido. In questo caso dobbiamo prendere l'area della sezione trasversale del tubo da cui scorre il liquido.

In breve, se vogliamo trovare una velocità dal flusso volumetrico, dobbiamo dividere il flusso volumetrico per l'area della sezione trasversale del tubo o condotto da cui scorre.

Unità di portata volumetrica m3/s

Unità di superficie m2

Unità di velocità =

Unità di velocità =(m^3/s)/m^2 =m/s

Dalla portata volumetrica alla portata molare

Sai che la portata molare (n) è definita come il n. numero di moli in una soluzione/miscela che passano attraverso il punto di misurazione per unità di tempo

Mentre la portata volumetrica (V) è il volume del fluido che passa attraverso il punto di misurazione per unità di tempo.

Entrambi questi sono collegati da un'equazione

? (densità del fluido) = n/V

FAQs

Cosa si intende per portata?

Innanzitutto dobbiamo sapere che esistono due tipi di Portatas: massa e volumetrico.

Entrambe le portate vengono utilizzate per sapere quanto fluido passa attraverso una sezione di tubo per unità di tempo. IL portata massica misura la massa che scorre e la portata volumetrica misura il volume del fluido che scorre.

Se il fluido è di natura incomprimibile, come l’acqua liquida in condizioni normali, entrambe le quantità sono proporzionali, sfruttando la densità del fluido.

Queste portate sono utili in molti fluido importante calcoli di dinamica, quindi mi sto dilettando con una delle applicazioni: l'equazione di continuità.

L'equazione di continuità afferma che in un tubo con pareti impermeabili in cui scorre un fluido incomprimibile, l' portata volumetrica è costante in tutte le sezioni del tubo.

Calcolo della portata utilizzando la pressione

In casi come ugelli di flusso, Venturi e orifizio, il flusso dipende da ΔP (P1-P2) dall'equazione:

Q = CD π/4 D22 [2(P1-P2) / ρ(1 – d4)]1/2

Dovunque:

Q  -> flusso in m3/s

CD –> coefficiente di scarico = A2/A1

P1 e P2 –> in N/m2

ρ –>  densità del fluido in unità kg/m3

D2 –> Il diametro interno degli ugelli (in m)

D1 –>  Diametro del tubo di ingresso e di uscita (in m)

e d = rapporto diametro D2/D1

Posso aggiungere due portate volumetriche diverse dello stesso gas proveniente da due tubi diversi e misurato in condizioni diverse?

Se consideriamo diverse situazioni, la risposta è sì. Vediamo quali sono queste situazioni? La pressione nella tubazione dovrebbe essere relativamente minima. Non vi è alcun cambiamento nella densità a causa della variazione di pressione. Il dispositivo di misurazione del flusso deve essere installato lontano dalla giunzione del tubo per evitare interferenze di pressione.

Quando si verificherebbe la portata volumetrica massima attraverso una pompa e perché?

Se consideriamo una pompa centrifuga, la portata volumetrica della pompa è direttamente proporzionale alla velocità della girante e ad un cubo di diametro della girante. Quindi, se aumentiamo la velocità di una determinata pompa, otterremo una portata elevata. Altrimenti, se ci concentriamo sul diametro, possiamo installare una pompa grande per ottenere una portata elevata. È anche possibile ottenere una portata elevata installando più pompe in parallelo. Si ricorda che ogni pompa deve sviluppare la stessa prevalenza allo scarico; in caso contrario, potrebbe verificarsi un riflusso verso un'altra pompa.

Ma tutte queste soluzioni si basano su considerazioni teoriche. Se si suppone che ciò avvenga in un impianto reale, allora devono esserci molti vincoli da considerare!

Ad esempio, dovresti considerare il costo di una pompa, il consumo di spazio, ecc.

Come si converte una portata molare in una portata volumetrica?

Entrambi questi sono collegati da un'equazione

? (densità del fluido) = n/V

Perché la portata volumetrica in ingresso non è uguale a quella in uscita in condizioni stazionarie?

Se il flusso è incomprimibile e non reattivo, è possibile che il flusso volumetrico non sia lo stesso di ingresso e uscita. Altrimenti potrebbe essere necessario rispettare la legge di conservazione della massa.

Esiste una relazione tra pressione e portata volumetrica nell'aria?

Per tale relazione potremmo cercare la "relazione Hagen-Poiseuille", la portata del tubo è correlata alle dimensioni del tubo, alle proprietà del fluido e al ΔP è stato spiegato.

Deriva dalle equazioni di Navier-Stokes, quindi è un equilibrio di quantità di moto.

∆P=128μLQ/(πd^4 )

P è la caduta di pressione [Pa]

μ è la viscosità del fluido [Pa⋅s]

L pari alla lunghezza del tubo [m]

Q sarà la portata volumetrica in [m3/s]

d è il diametro del tubo [m]

Perché la prevalenza di una pompa diminuisce con la portata volumetrica?

In realtà è più facile da visualizzare se li inverti. Come la testa che il la pompa deve funzionare contro scende, il volume che scarica aumenta (per una pompa centrifuga ad una determinata velocità).

Essenzialmente, la pompa impartisce energia al fluido a una velocità fissa (ignorando per il momento l'efficienza). Tale energia può essere prodotta come energia potenziale (prevalenza) o energia cinetica (portata volumetrica) o qualsiasi combinazione fino alla quantità totale di energia.

È simile a spingere un peso massimo su una rampa. Più la rampa è ripida, meno peso puoi sollevare.      

Qual è la differenza tra flusso volumetrico e velocità nel flusso di un mezzo poroso?

Il flusso volumetrico è il volume del fluido che scorre attraverso una superficie unitaria nell'unità di tempo, mentre la velocità è la distanza percorsa dal fluido da punti temporali di due unità.

L'unità di flusso volumetrico e velocità è la stessa.

Nel caso di un mezzo poroso, il flusso volumetrico sarà inferiore o uguale (meno probabile che sia uguale) alla velocità del flusso, a seconda della porosità del mezzo.

La cascata lungo un tubo verticale accelera in g? Voglio calcolare la portata volumetrica dell'acqua al fondo di un tubo verticale alto 85 m?

Dipende dal fattore di attrito del tubo. Il fattore di attrito dipende dalla rugosità del tubo e dal numero di Reynold. L'attrito è la resistenza al flusso dell'acqua. Significa che l'attrito riduce l'accelerazione. Se consideriamo che l'attrito è zero, l'accelerazione è uguale a g.

Lungo il tubo verrebbe stabilito un flusso d'acqua continuo. Pertanto, non avrebbe importanza, poiché la velocità media sarebbe la stessa che si trova nella parte superiore o centrale del tubo.

Se vuoi calcolare la portata volumetrica dell'acqua sul fondo del tubo, devi calcolare la velocità e moltiplicarla per l'area della sezione trasversale del tubo.

se ignoriamo l'attrito, la velocità media sul fondo è data da

v = √2gh

La perdita di energia può essere trovata nel diagramma lunatico.

In che modo una valvola influisce sulla portata volumetrica senza violare la conservazione della massa?

Come sappiamo, la portata volumetrica è la moltiplicazione della velocità e dell'area della sezione trasversale da cui fluisce il flusso. Nel caso della valvola, la sezione trasversale è interessata. La variazione dell’area della sezione trasversale varia la velocità del fluido che scorre, ma la portata volumetrica complessiva rimane la stessa. Il principio di conservazione della massa è soddisfatto. Secondo il principio di Bernoulli, sappiamo che riducendo l’energia cinetica dell’area della sezione trasversale viene convertita in energia di pressione.

flusso
Relazione tra area, velocità e pressione

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