유량은 상기 도관의 한 부분을 통해 흐르는 유체의 부피를 결정하고있는 유체 여행 그것에 의해 속도의 측정을 제공한다. 따라서 그 측정은 산업, 의학, 건설 및 연구와 같은 다양한 분야에서 특히 흥미 롭습니다.
그러나 유체의 속도 (액체, 기체 또는 둘 다의 혼합물)를 측정하는 것은 고체의 변위 속도를 측정하는 것만 큼 간단하지 않습니다. 따라서 유체의 속도를 알기 위해서는 흐름을 알아야합니다.
유체와 관련된이 질문과 다른 많은 질문은 유체 역학으로 알려진 물리학 분야에서 다룹니다. 흐름은 시간 단위를 고려하여 파이프, 송유관, 강, 운하, 혈액 도관 등 도관의 일부를 통과하는 유체의 양으로 정의됩니다.
일반적으로 시간 단위로 주어진 영역을 통과하는 체적이 계산되며 체적 유량이라고도합니다. 특정 시간에 주어진 영역을 통과하는 질량 또는 질량 흐름도 정의되지만 체적 흐름보다 덜 자주 사용됩니다.
계산
체적 유량은 문자 Q로 표시됩니다. 유량이 도체 섹션에 수직으로 이동하는 경우 다음 공식으로 결정됩니다.
Q = A = V / t
이 공식에서 A는 도체의 단면 (유체의 평균 속도), V는 부피, t는 시간입니다. 국제 시스템에서 도체의 면적 또는 단면은 m 2 로 측정되고 속도는 m / s로 측정되므로 유량은 m 3 / s로 측정됩니다 .
유체 변위의 속도가 표면 단면 A에 수직 인 방향으로 각도 θ를 생성하는 경우, 유량을 결정하는 식은 다음과 같습니다.
Q = A cos θ
이것은 흐름이 영역 A에 수직 일 때 θ = 0이고 결과적으로 cos θ = 1이기 때문에 이전 방정식과 일치합니다.
위의 방정식은 유체의 속도가 균일하고 단면 영역이 평평한 경우에만 적용됩니다. 그렇지 않으면 체적 유량은 다음 적분을 통해 계산됩니다.
Q = ∫∫ s vd S
이 적분 dS는 다음 식에 의해 결정되는 표면 벡터입니다.
dS = n dS
여기서 n은 덕트 표면에 수직 인 단위 벡터이고 dS는 표면 차동 요소입니다.
연속성 방정식
비압축성 유체의 특징은 유체의 질량이 두 섹션을 통해 보존된다는 것입니다. 이러한 이유로 연속 방정식이 충족되고 다음 관계가 설정됩니다.
ρ 1 A 1 V 1 = ρ 2 A 2 V 2
이 방정식에서 ρ는 유체의 밀도입니다.
밀도가 일정하고 따라서 ρ 1 = ρ 2로 만족되는 영구 플럭스 영역의 경우 다음 식으로 축소됩니다.
A 1 V 1 = A 2 V 2
이는 흐름이 보존되어 있음을 확인하는 것과 같으므로 다음과 같습니다.
Q 1 = Q 2 .
위의 관찰에서 유체는 도관의 좁은 부분에 도달하면 가속되고 도관의 넓은 부분에 도달하면 속도가 느려집니다. 이 사실은 유체의 이동 속도를 가지고 놀 수 있기 때문에 흥미로운 실제 적용이 있습니다.
베르누이의 원리
Bernoulli의 원리는 닫힌 도관을 통해 순환하는 이상적인 유체 (즉, 점도도 마찰도없는 유체)의 경우 전체 변위 동안 에너지가 일정하게 유지된다는 것을 결정합니다.
궁극적으로 Bernoulli의 원리는 유체의 흐름에 대한 에너지 보존 법칙의 공식화에 지나지 않습니다. 따라서 베르누이 방정식은 다음과 같이 공식화 할 수 있습니다.
h + v 2 / 2g + P / ρg = 상수
이 방정식에서 h는 높이이고 g는 중력으로 인한 가속도입니다.
Bernoulli 방정식은 세 가지 구성 요소로 구성된 에너지 인 유체의 에너지를 고려합니다.
-유체가 움직이는 속도로 인해 에너지를 포함하는 운동 성분.
-유체가있는 높이의 결과로 중력 전위에 의해 생성되는 구성 요소.
-유체가 압력으로 인해 소유하는 에너지 인 유동 에너지의 구성 요소.
이 경우 베르누이 방정식은 다음과 같이 표현됩니다.
h ρ g + (v 2 ρ) / 2 + P = 상수
논리적으로 실제 유체의 경우 유체 변위에서 마찰 손실이 발생하고 더 복잡한 방정식에 의존해야하기 때문에 Bernoulli 방정식의 표현이 충족되지 않습니다.
체적 유량에 영향을 미치는 것은 무엇입니까?
덕트가 막히면 체적 흐름이 영향을받습니다.
또한 체적 유량은 도관을 통해 이동하는 실제 유체의 온도와 압력의 변화로 인해 변경 될 수 있습니다. 특히 이것이 가스 인 경우 가스가 차지하는 체적은 온도와 압력.
체적 유량을 측정하는 간단한 방법
체적 유량을 측정하는 정말 간단한 방법은 유체가 일정 시간 동안 계량 탱크로 흐르도록하는 것입니다.
이 방법은 일반적으로 그다지 실용적이지 않지만 사실은 유체의 유속을 아는 것의 의미와 중요성을 이해하는 것이 매우 간단하고 예시 적이라는 것입니다.
이러한 방식으로 유체가 일정 시간 동안 계량 탱크로 흘러 들어가도록 허용하고, 누적 된 부피를 측정하고 얻은 결과를 경과 시간으로 나눕니다.
참고 문헌
- 흐름 (유체) (nd). Wikipedia에서. es.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 15 일에 검색 함.
- 체적 유량 (nd). Wikipedia에서. en.wikipedia.org에서 2018 년 4 월 15 일에 검색 함.
- 엔지니어 에지, LLC. "유체 체적 유량 방정식". 엔지니어 에지
- 모트, 로버트 (1996). "하나". 응용 유체 역학 (4 판). 멕시코 : Pearson Education.
- Batchelor, GK (1967). 유체 역학 소개. 캠브리지 대학 출판부.
- Landau, LD; Lifshitz, EM (1987). 유체 역학. 이론 물리학 과정 (2nd ed.). Pergamon Press.