Kandungan
Kadar aliran kelantangan adalah istilah dalam fizik yang menggambarkan berapa banyak perkara - dari segi dimensi fizikal, bukan massa - bergerak melalui ruang per unit masa. Sebagai contoh, apabila anda mengendalikan keran dapur, jumlah air tertentu (yang mungkin anda sukakan dalam auns cecair, liter atau sesuatu yang lain) melepasi pembukaan keran dalam tempoh tertentu (biasanya saat atau minit). Jumlah ini dianggap sebagai kadar aliran volume.
Istilah "kadar aliran jumlah" hampir selalu digunakan untuk cecair dan gas; pepejal tidak "mengalir," walaupun mereka juga boleh bergerak pada kadar yang mantap melalui ruang angkasa.
Persamaan Kadar Aliran Volume
Persamaan asas untuk masalah seperti ini adalah
Q = AV
di mana Q adalah kadar aliran jumlah, A adalah kawasan keratan rentas yang diduduki oleh bahan yang mengalir, dan V adalah halaju purata aliran. V dianggap sebagai purata kerana tidak setiap bahagian cairan mengalir bergerak pada kadar yang sama. Sebagai contoh, semasa anda menonton perairan sungai membuat jalan mereka secara berterusan ke hilir dengan jumlah gelen sesaat sesaat, anda melihat bahawa permukaannya mempunyai arus yang lebih perlahan di sini dan yang lebih pantas di sana.
Bahagian salib sering merupakan bulatan dalam masalah aliran aliran volume, kerana masalah ini sering membimbangkan pipa bulat. Dalam keadaan ini, anda mendapati kawasan tersebut A dengan memintal radius paip (iaitu separuh diameter) dan mengalikan hasilnya dengan pi tetap (π), yang mempunyai nilai kira-kira 3.14159.
SI biasa (Daripada Perancis untuk "sistem antarabangsa," sama seperti "metrik") unit aliran aliran adalah satu liter sesaat (L / s) atau mililiter per minit (mL / min). Kerana A.S. telah lama menggunakan unit imperial (bahasa Inggeris), namun, masih jauh lebih umum untuk melihat kadar aliran volume yang dinyatakan dalam galon / hari, galon / min (gpm) atau kaki padu per saat (cfs). Untuk mencari kadar aliran volume dalam unit yang tidak biasa digunakan untuk tujuan ini, anda boleh menggunakan kalkulator kadar alir dalam talian seperti yang ada dalam Sumber.
Kadar aliran jisim
Kadang-kadang, anda akan ingin tahu bukan hanya jumlah cecair bergerak per unit masa, tetapi jumlah jisim ini mewakili. Ini jelas kritikal dalam bidang kejuruteraan, apabila ia mesti tahu berapa berat berat paip yang diberikan atau saluran paip atau takungan bendalir yang lain dapat dipegang dengan selamat.
Formula kadar aliran jisim boleh diperolehi dari formula kadar aliran volume dengan mendarabkan keseluruhan persamaan dengan kepadatan bendalir, ρ. Ini adalah dari fakta bahawa ketumpatan adalah secara besar-besaran dibahagikan dengan isipadu, yang juga bermaksud bahawa jisim sama dengan isipadu isipadu padat. Persamaan aliran volume sudah memiliki unit volume per unit waktu, jadi untuk mendapatkan massa per unit waktu, Anda hanya perlu untuk membiak dengan kepadatan.
Oleh itu persamaan kadar aliran jisim
ṁ = ρAV
ṁ, atau "m-dot," adalah simbol biasa untuk kadar aliran jisim.
Masalah Kadar Aliran Volume
Katakan anda diberi paip dengan radius 0.1 m (10 cm, kira-kira 4 inci) dan diberitahu bahawa anda perlu menggunakan paip ini untuk mengangkut seluruh tangki air penuh dalam masa kurang daripada satu jam. Tangki ini adalah silinder dengan ketinggian (h) 3 meter dan diameter 5 meter. Seberapa pantas aliran air perlu bergerak melalui paip, dalam m3/ s, untuk mendapatkan pekerjaan ini? Rumus bagi isipadu silinder ialah π_r_2h.
Persamaan kepentingan ialah Q = AV, dan pemboleh ubah yang anda selesaikan adalah V.
Pertama, hitung isipadu air dalam tangki, ingat bahawa radius adalah separuh diameter:
π × (2.5 m)2 × 3 m = 58.9 m3
Kemudian, tentukan bilangan saat dalam satu jam:
60 s / min × 60 min / jam = 3600 s
Tentukan kadar aliran volume yang diperlukan:
Q = 58.9 m3/ 3600 s = 0.01636 m3/ s
Sekarang tentukan kawasan itu A paip saliran anda:
π × (0.1)2 = 0.0314 m2
Oleh itu dari persamaan untuk kadar aliran volume yang anda miliki
V = Q/A
= 0.01636 m3/ s ÷ 0.0314 m2
= 0.52 m / s = 52 cm / s
Air harus dipaksa melalui paip dengan kelajuan cepat tetapi masuk akal kira-kira setengah meter, atau sedikit lebih dari 1.5 kaki, sesaat untuk menguras tangki dengan betul.