Hur man beräknar vätskeflödet genom ett hål i ett rör

Innehåll

• Steg 1: Samla mätningar av röret
• Steg 2: Bestäm tvärsnittsområdet
• Steg 3: Hitta vätskehastigheten
• Steg 4: Hitta vätskevolymflödet (Flux)
• Provberäkning

Ett vanligt problem med rör är korrosion. Med tiden kan korrosion i ett rör göra ett hål som orsakar en läcka. Det kan vara svårt att beräkna vätskeflödet genom ett hål på grund av många variabler som vätskeflödeshastighet, tryck i röret och vätskans densitet, bara för att nämna några, men får inte avskräckta. Du kan hitta svaret du behöver genom att följa en enkel serie steg.

Steg 1: Samla mätningar av röret

Få mått: diameter (D) på hålet i röret och höjden (h) på vätskans yta ovanför hålet. Se till att alla mätningar är i samma standardenhet. Till exempel 1 tum = 0,0254 meter, så om du använder tum, konvertera dina mätningar till metriska enheter.

Steg 2: Bestäm tvärsnittsområdet

Beräkna tvärsnittsarean på hålet (A). Dela upp hålets diameter i hälften för att få radien. Använd formeln A = πr² (radie till den andra effekten). Resultatet blir i kvadratlängda enheter.

Steg 3: Hitta vätskehastigheten

Använd Bernoulli-ekvationen för att hitta vätskehastigheten (v) om den inte redan finns. Om fluidtrycket i ett rör är konstant (dvs om flödet är stabilt) lämnar vätskan genom hålet i röret med en hastighet av v = √2_g_h, där g är acceleration på grund av tyngdkraften, 9,8 m / s².

Steg 4: Hitta vätskevolymflödet (Flux)

Multiplicera tvärsnittsarean på hålet med vätskehastigheten för att hitta volymflödeshastigheten för vätskan (Q): Q = A * v Detta är volymen för vätskan som lämnar hålet i kubikmeter per sekund.

Provberäkning

Låt oss titta på ett exempel med siffror. Beräkna fluidflödet genom hålet i röret med konstant tryck om vattnet lämnar hålet med en hastighet på 1,7 m / s och hålets diameter är d = 1 tum = 1 * 0,0254 = 0,0254 meter.

Hitta först tvärsnittsområdet för hålet: A = 3,14 * (0,0254 / 2) ^ 2 = 0,00051 m ^ 2. Eftersom trycket är konstant och hastigheten på vattnet som går genom hålet är 1,7 m / s, använd formeln från steg 4 för att hitta volymen vatten som lämnar hålet: Q = 0,00051 m ^ 2 * 1,7 m / s = 0,000867 m ^ 3 / s.

Eftersom 1 kubikmeter = 61,024 kubik tum, Q = 0,000867m ^ 3 / s * 61,024 = 52,9 tum ^ 3 / s. Således lämnar 52,9 kubik tum vatten hålet i röret per sekund.