Massavloeitempo en druk: effek, verwantskap, probleemvoorbeelde


Hierdie artikel bespreek massavloeitempo en druk. Hulle het albei 'n direkte verband tussen hulle (hoewel geen direkte formule nie). Kom ons bestudeer meer daaroor.

Enigiets wat vloei het sekerlik 'n sekere massa. Die hoeveelheid massa wat deur 'n punt per sekonde gaan, word massavloeitempo genoem. Die term massavloeitempo vind sy gebruik in termiese ingenieurswese en vloeistofmeganika. Kom ons bespreek meer oor massavloeitempo in hierdie artikel. 

Wat is druk?

Druk is die hoeveelheid krag wat per oppervlakte-eenheid uitgeoefen word. Vir dieselfde hoeveelheid krag, as die area kleiner is dan is die waarde van druk meer en as die area meer is dan is die waarde van druk minder.

Die eenhede van druk is N/m^2. Wiskundig kan druk gegee word deur-

P = V/A

waar,

F is die krag wat loodreg op die dwarssnit toegepas word

A is die oppervlakte van die dwarssnit

Wat is massavloeitempo?

Die term vloei beteken enigiets wat met beweging verband hou. Massa vloeitempo verwys na 'n hoeveelheid massa wat deur 'n punt per sekonde gaan. Die massa kan van enigiets soos gas, water, olie of enige ander vloeistof wees.

Die term massavloeitempo is baie belangrike term wat gebruik word in vloeistofmeganika en termiese ingenieurswese. Die toepassings daarvan lê in turbo-masjinerie, vuurpyle, vliegtuie en baie ander vloeistofverwante toepassings. Wiskundig kan massavloeitempo gegee word as,

Massavloeitempo en drukverhouding

Logies, meer druk wat op die inlaatgedeelte toegepas word, sal beteken dat meer drukverskil tussen inlaat en uitlaat geskep word, dus sal meer massa deur die gedeelte probeer jaag. Daarom kan ons sê dat massa vloeitempo is direk eweredig aan druk (gradiënt).

Selfs omgekeerd is waar, wanneer meer massa deur 'n punt per sekonde vloei, sal die krag wat deur die massamolekules op die oppervlak van die gedeelte uitgeoefen word groter wees, dus sal die druk meer wees as die massavloeitempo meer is. Daarom kan ons sê beide is direk eweredig aan mekaar. Let daarop dat dit heeltemal waar is vir onsamedrukbare vloeistowwe soos water.

Verander massa vloeitempo met druk?

Let daarop dat alleen druk geen effek op massa vloeitempo, is dit die drukverskil wat geskep word wat die vloeitempo beïnvloed.

Die waarde van drukverskil tussen die inlaatgedeelte en uitlaatgedeelte beïnvloed die massavloeitempo. As die drukverskil meer is dan sal die massavloeitempo meer wees en as die drukverskil minder sal wees dan sal die massavloeitempo minder wees.

Alleen groter druk het geen effek op die vloeitempo nie, as beide die inlaat en uitlaat hoë waarde van drukke en lae verskil tussen hulle het, dan sal die vloeitempo laag wees as gevolg van lae drukverskil. Ons sal meer duidelikheid kry deur na 'n voorbeeld te kyk.

Voorbeeld van massavloeitempo en drukverskilverhouding

Soos in vroeëre afdeling bespreek, beïnvloed drukverskil direk die massa vloeitempo. Dit kan verduidelik word met behulp van 'n eenvoudige voorbeeld wat hieronder bespreek word.

Die vliegtuig sal meer hysbak opwek wanneer daar 'n groter drukverskil is (soos in gekromde vleuels). As daar groot drukwaardes aan beide kante van die vleuel is, sal daar geen noemenswaardige verandering in drukwaardes wees nie en dus sal geen of baie minder drukverskil daar wees nie. As gevolg hiervan sal baie minder lug vloei en dus minder hyskrag genereer.

Bernoulli se vergelyking

Die Bernoulli-beginsel is bedoel vir onsamedrukbare vloeistowwe wat bepaal dat wanneer 'n vloeistof in 'n stroomlynvloei vloei, die snelheid toeneem met afname in statiese druk.

In eenvoudige terme beteken Bernoulli se beginsel- Statiese druk + Dinamiese druk = Totale druk en dit word gesê dat dit konstant is.

Wiskundig kan Bernoulli se beginsel gegee word as-

massavloeitempo en druk
Beeld: Vloeistof wat deur 'n venturimeter vloei

Image krediete: gebruiker: ComputerGeezer en GeofVenturiFlowCC BY-SA 3.0

Hagen Poisueille wet

Hierdie wet gegee die direkte verband tussen drukverskil en die volumetriese vloeitempo.

Hierdie wet gee die verhouding vir drukval vir onsamedrukbare Newtoniaanse vloeistowwe in 'n laminêre vloei. Die Hagen Poisueille-vergelyking word soos volg gegee-

Wat is die verskillende tipes vloei?

Daar is drie hooftipes vloei- Laminêre, turbulente en verbygaande vloei.

Laminêre vloei

Hierdie tipe vloei word gekenmerk deur vloeistofdeeltjies wat op 'n gladde manier vloei. Elke laag beweeg verby die aangrensende laag op so 'n manier dat hulle nie meng nie. Ons kan bepaal of die vloei laminêr is of nie deur na die waarde van Reynold se getal van die vloei te kyk. Reynold se nommer word in latere afdelings van hierdie artikel bespreek.

Onstuimige vloei

Hierdie tipe laag word gekenmerk deur die vermenging van twee vloeistoflae in 'n vloei. Die vloei is meer heftig as laminêre vloei. Dit is wenslik wanneer twee vloeistowwe gemeng moet word.

Verbygaande vloei

verbygaande vloei is bloot die oorgang tussen laminêr en onstuimige vloei.

Reynold se nommer

Van Reynold getal is dimensielose getal wat gebruik word om die tipe vloei in die sisteem te bepaal.

Die verhouding van traagheidskragte tot viskose kragte word Reynold se getal genoem. Die algemene formule vir Reynold se getal word hieronder gegee-

waar,

mu is die dinamiese viskositeit

V is die vloeisnelheid

Belangrikheid van Reynold se nommer

Soos bespreek in bogenoemde afdeling, word Reynold se nommer gebruik om die tipe vloei in die sisteem. Dit gee ons 'n idee oor die traagheid en viskose effekte van vloei op die sisteem.

Vir vloeistof wat oor 'n plat plaat vloei-

  • Laminêre vloei- Re<3×10^5
  • Turbulente vloei- Re>3×10^5

Vir vloeistof in 'n sirkelvormige pyp-

  • Laminêre vloei- Re<2000
  • Turbulente vloei-Re>4000
  • Verbygaande vloei-2000

Prandtl nommer

Prandtl nommer is vernoem na die fisikus Ludwig Prandtl. Dit is 'n dimensielose getal wat gebruik word vir die bepaling van die gedrag van hitte-oordrag.

Prandtl-getal is die verhouding van momentumdiffusiwiteit tot termiese diffusiwiteit. Die massa-analoog van Prandtl-getal is Schmidt-getal. Wiskundig kan dit geskryf word as-

Cp is die spesifieke hitte by konstante druk

k is die hitte geleiding

Voorbeeld van massavloeitempo

Kom ons neem die volgende data vir 'n stelsel aan.

Digtheid van die vloeistof- 0.2 kg/m^3

Oppervlakte van die deursnit- 1m^2

Volumevloeitempo- 10m^3/s

Gebruik die volgende data om die massa vloeitempo in die stelsel.

Massa vloeitempo kan gevind word deur die formule hieronder gegee-

Deur die formule hierbo te gebruik, kry ons massavloeitempo as- 2kg/s.

Abhishek

Hi ....Ek is Abhishek Khambhata, het B. Tech in Meganiese Ingenieurswese gevolg. Deur vier jaar van my ingenieurswese het ek onbemande vliegtuie ontwerp en gevlieg. My sterkpunt is vloeimeganika en termiese ingenieurswese. My vierdejaarprojek was gebaseer op die prestasieverbetering van onbemande vliegtuie wat sonkragtegnologie gebruik. Ek wil graag met eendersdenkende mense kontak maak.

Onlangse plasings