Volumenstrom: 7 wichtige Konzepte

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Volumenstrom

Der Volumenstrom (Volumenstrom, Flüssigkeitsstrom) ist definiert als das Flüssigkeitsvolumen, das pro Zeiteinheit durch den Flüssigkeitsstromkörper wie Rohre, Kanal, Flusskanal usw. geleitet wird. In der Hydrometrie wird es als Entladung anerkannt.

Im Allgemeinen wird der Volumenstrom mit dem Symbol Q oder V bezeichnet. Die SI-Einheit ist m3/ s. Die Kubikzentimeter pro Minute werden auch als Einheit des Volumenstroms im kleinen Durchfluss verwendet

Der Volumenstrom wird auch in ft gemessen3/ s oder Gallone / min.

Der Volumenstrom ist nicht ähnlich wie der Volumenstrom, wie nach Darcys Gesetz verstanden und durch das Symbol q, die Einheiten von m, dargestellt3/ (m2· S), dh m · s-1(Geschwindigkeit). Bei der Berechnung berechnet die Integration des Flusses über die Fläche den Volumenstrom.

Volumenstromrate
Volumenstrom

In der Zwischenzeit handelt es sich um eine skalare Größe, da es sich nur um die zeitliche Ableitung des Volumens handelt. Die Variation der Volumenströme durch einen Bereich wäre für eine stationäre Strömungssituation Null.

Volumenstromgleichung

Der Volumenstrom drückt das Volumen aus, das diese Moleküle in einem Flüssigkeitsstrom in einer bestimmten Zeit einnehmen.

Q (V) = A v

Die angegebene Gleichung gilt nur für flache, ebene Querschnitte. Im Allgemeinen stellt sich heraus, dass die Gleichung bei gekrümmten Oberflächen Oberflächenintegrale sind.

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

A - Querschnittsfläche eines Rohrs oder eines Kanals (m2)

v - Geschwindigkeit (m / s, m / min, fps, fpm usw.)

Da Gase kompressibel sind, volumetrisch Durchflussraten können sich erheblich ändern, wenn sie Druck ausgesetzt werden oder Temperaturschwankungen; Aus diesem Grund ist es wichtig, thermische Anlagen oder Prozesse und chemische Prozesse zu entwerfen.

Volumenstrom-Symbol

Das Symbol für den Volumenstrom ist angegeben als V oder Q.

Volumenstromeinheiten

Die Einheit des Volumenstroms wird angegeben als (in m3/ s), l / s, l / min (LPM), cfm, gpm

Volumenstrom zum Massenstrom

Die Variation zwischen Massenstrom und Volumenstrom hängt von der Dichte Ihrer Bewegung ab. Wir konzentrieren uns darauf, auf welches wir uns konzentrieren, und wird durch die Besorgnis des Problems bestimmt. Wenn wir beispielsweise ein System für den Einsatz in einem Krankenhaus entwickeln, kann es sich um fließendes Wasser oder fließendes Blut handeln. Da Blut dichter als Wasser ist, würde der gleiche Volumenstrom zu einem höheren Massenstrom führen, wenn die Flüssigkeit Blut wäre als wenn es Wasser wäre. Umgekehrt würde, wenn der Fluss dazu führen würde, dass eine bestimmte Menge an Masse in einer bestimmten Zeit bewegt wird, mehr Wasser als Blut bewegt.

Volumenstrom zur Geschwindigkeit

Wenn wir den Volumenstrom sehen, ist er m3/ s und die Geschwindigkeitseinheit ist m / s. Wenn wir also den Volumenstrom in Geschwindigkeit umwandeln wollen. Wir teilen den Volumenstrom durch die Querschnittsfläche, aus der die Flüssigkeit fließt. Hier müssen wir einen Bereich eines Rohrquerschnitts nehmen, aus dem Flüssigkeit fließt.

Kurz gesagt, wenn wir eine Geschwindigkeit aus dem Volumenstrom ermitteln möchten, müssen wir den Volumenstrom durch die Querschnittsfläche des Rohrs oder Kanals teilen, aus dem er fließt.

Volumenstromeinheit m3/s

Flächeneinheit m2

Geschwindigkeitseinheit =

Geschwindigkeitseinheit = (m ^ 3 / s) / m ^ 2 = m / s

Volumenstrom zu Molstrom

Sie wissen, dass die molare Flussrate (n) als die Nr. XNUMX definiert ist. von Mol in einer Lösung / Mischung, die den Messpunkt pro Zeiteinheit durchlaufen

Während der Volumenstrom (V) das Volumen des Fluids ist, das pro Zeiteinheit durch den Messpunkt fließt.

Beide sind durch eine Gleichung verbunden

? (Dichte der Flüssigkeit) = n/V

FAQs

Was ist mit Durchfluss gemeint?

Lassen Sie uns zunächst wissen, dass es zwei Arten von gibt Fließrates: Masse und Volumen.

Beide Durchflussraten werden verwendet, um zu wissen, wie viel Flüssigkeit pro Zeiteinheit durch einen Rohrabschnitt fließt. Das Massendurchsatz misst die strömende Masse und der Volumenstrom misst das Volumen der strömenden Flüssigkeit.

Wenn die Flüssigkeit von Natur aus inkompressibel ist, wie flüssiges Wasser unter normalen Bedingungen, sind beide Mengen proportional, wobei die Dichte der Flüssigkeit verwendet wird.

Diese Flussraten sind in vielen hilfreich wichtige Flüssigkeit Dynamikberechnungen, deshalb freue ich mich über eine Anwendung: Kontinuitätsgleichung.

Die Kontinuitätsgleichung besagt in einem Rohr mit wasserdichten Wänden, in dem eine inkompressible Flüssigkeit fließt, die Volumenstrom in allen Rohrabschnitten konstant ist.

Durchflussberechnung mit Druck

In Fällen wie Strömungsdüsen, Venturi und Öffnung ist die Strömung durch die Gleichung von ΔP (P1-P2) abhängig:

Q = C.D π / 4 D22 [2 (P1-P2) / ρ (1 - d4)]1/2

Wo auch immer:

Q  -> Durchfluss in m3/s

CD -> Entladungskoeffizient = A.2/A1

P1 und P2 -> in N / m2

ρ -> Flüssigkeitsdichte in Einheit kg / m3

D2 -> Der Innendurchmesser der Düsen (in m)

D1 -> Der Einlass- und Auslassrohrdurchmesser (in m)

und d = D2 / D1-Durchmesserverhältnis

Kann ich zwei verschiedene Volumenströme desselben Gases hinzufügen, die aus zwei verschiedenen Rohren stammen und unter verschiedenen Bedingungen gemessen wurden?

Wenn wir mehrere Situationen betrachten, lautet die Antwort ja. Mal sehen, was diese Situationen sind? Der Druck in der Rohrleitung sollte relativ gering sein. Aufgrund von Druckschwankungen ändert sich die Dichte nicht. Das Durchflussmessgerät sollte weit entfernt von der Rohrverbindung installiert werden, um eine Störung des Beckendrucks zu vermeiden.

Wann würde der maximale Volumenstrom durch eine Pumpe auftreten, und warum?

Wenn wir eine Kreiselpumpe betrachten, ist der Volumenstrom der Pumpe direkt proportional zur Drehzahl des Laufrads und einem Würfel mit Laufraddurchmesser. Wenn wir also die Drehzahl für eine bestimmte Pumpe erhöhen, erhalten wir eine hohe Durchflussrate. Wenn wir uns auf den Durchmesser konzentrieren, können wir eine große Pumpe installieren, um eine hohe Durchflussrate zu erzielen. Es ist auch möglich, eine hohe Durchflussrate zu erzielen, indem mehrere Pumpen parallel installiert werden. Denken Sie daran, dass jede Pumpe am Auslass den gleichen Druck entwickeln muss. Andernfalls kann es zu einem Rückfluss zu einer anderen Pumpe kommen.

Alle diese Lösungen basieren jedoch auf theoretischen Überlegungen. Wenn Sie dies in einer tatsächlichen Anlage tun sollen, müssen Sie viele Einschränkungen berücksichtigen!

Zum Beispiel sollten Sie die Kosten einer Pumpe, den Platzverbrauch usw. berücksichtigen.

Wie wandelt man einen molaren Durchfluss in einen volumetrischen Durchfluss um?

Beide sind durch eine Gleichung verbunden

? (Dichte der Flüssigkeit) = n/V

Warum ist der Volumenstrom des Einlasses nicht gleich dem an einem Ausgang unter stationären Bedingungen?

Wenn der Durchfluss inkompressibel ist und nicht reagiert, kann es sein, dass der Volumenstrom nicht mit dem Einlass und dem Auslass identisch ist. Anderes könnte das Gesetz der Massenerhaltung sein, das erfüllt werden muss.

Gibt es einen Zusammenhang zwischen Druck und Volumenstrom in der Luft?

Für diese Beziehung können wir nach der „Hagen-Poiseuille-Beziehung“ suchen. Die Rohrdurchflussrate hängt mit der Rohrgröße, den Fluideigenschaften und ΔP zusammen.

Es wird aus den Navier-Stokes-Gleichungen abgeleitet, ist also ein Impulsgleichgewicht.

∆P = 128μLQ / (πd ^ 4)

P ist der Druckabfall [Pa]

μ ist die Flüssigkeitsviskosität [Pa⋅s]

L gleich Rohrlänge [m]

Q ist der Volumenstrom in [m3 / s]

d ist der Rohrdurchmesser [m]

Warum nimmt die Förderhöhe einer Pumpe mit dem Volumenstrom ab?

Es ist tatsächlich einfacher zu visualisieren, wenn Sie sie umschalten. Da der Kopf, dass die Pumpe muss funktionieren dagegen sinkt, steigt das Fördervolumen (für eine Kreiselpumpe bei einer bestimmten Drehzahl).

Im Wesentlichen gibt die Pumpe dem Fluid Energie mit einer festen Rate (wobei die Wirkungsgrade für einen Moment ignoriert werden). Diese Energie kann als potentielle Energie (Kopf) oder kinetische Energie (Volumenstrom) oder als beliebige Kombination bis zur Gesamtenergiemenge erzeugt werden.

Es ist ähnlich wie ein Schwergewicht eine Rampe hochzuschieben. Je steiler die Rampe, desto weniger Gewicht können Sie hochdrücken.      

Was ist der Unterschied zwischen Volumenstrom und Geschwindigkeit im porösen Mediumfluss?

Der Volumenstrom ist das Volumen des Fluids, das in Zeiteinheiten durch eine Einheitsoberfläche fließt, während die Geschwindigkeit die Entfernung ist, die das Fluid von zwei Zeitpunkten zurücklegt.

Die Einheit von Volumenstrom und Geschwindigkeit ist gleich.

Im Fall eines porösen Mediums ist der Volumenstrom abhängig von der Porosität des Mediums kleiner oder gleich (weniger wahrscheinlich gleich) als die Strömungsgeschwindigkeit.

Beschleunigt der Wasserfall in einem vertikalen Rohr bei g? Ich möchte den Volumenstrom von Wasser am Boden eines 85 m hohen vertikalen Rohrs berechnen.

Dies hängt vom Reibungsfaktor des Rohrs ab. Der Reibungsfaktor hängt von der Rauheit des Rohrs und der Reynold-Zahl ab. Die Reibung ist Widerstand gegen den Wasserfluss. Dies bedeutet, dass die Reibung die Beschleunigung verringert. Wenn wir die Reibung als Null betrachten, ist die Beschleunigung gleich g.

Ein kontinuierlicher Wasserfluss würde entlang des Rohrs hergestellt. Somit wäre es egal, da die Durchschnittsgeschwindigkeit dieselbe sein würde wie am oberen Ende des Rohrs oder auf halber Strecke.

Wenn Sie den Volumenstrom von Wasser am Boden des Rohrs berechnen möchten, müssen Sie die Geschwindigkeit berechnen und mit der Querschnittsfläche des Rohrs multiplizieren.

Wenn wir die Reibung ignorieren, ist die Durchschnittsgeschwindigkeit am Boden gegeben durch

v = √2gh

Der Energieverlust ist im Stimmungsdiagramm zu finden.

Wie wirkt sich ein Ventil auf den Volumenstrom aus, ohne die Massenerhaltung zu verletzen?

Wie wir wissen, ist der Volumenstrom die Multiplikation von Geschwindigkeit und Querschnittsfläche, aus der der Strom fließt. Beim Ventil ist die Querschnittsfläche betroffen. Die Änderung der Querschnittsfläche variiert die Geschwindigkeit des fließenden Fluids, aber der Gesamtvolumenstrom bleibt gleich. Das Prinzip der Massenerhaltung ist erfüllt. Nach dem Bernoulli-Prinzip wissen wir, dass die Verringerung der kinetischen Energie der Querschnittsfläche in Druckenergie umgewandelt wird.

Fluss
Beziehung zwischen Fläche, Geschwindigkeit und Druck

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