Hoe de vloeistofstroom door een gat in een buis te berekenen

Inhoud

• Stap 1: Verzamel metingen van de buis
• Stap 2: Bepaal het dwarsdoorsnedegebied
• Stap 3: Zoek de vloeistofsnelheid
• Stap 4: Zoek de vloeistofvolumestroom (flux)
• Voorbeeldberekening

Een veel voorkomend probleem met pijpen is corrosie. Na verloop van tijd kan corrosie in een buis een gat maken dat een lek veroorzaakt. Het berekenen van de vloeistofstroom door een gat kan moeilijk zijn, vanwege veel variabelen zoals vloeistofstroomsnelheid, druk in de pijp en dichtheid van de vloeistof, om er maar een paar te noemen, maar word niet ontmoedigd. U kunt het antwoord vinden dat u nodig hebt door een eenvoudige reeks stappen te volgen.

Stap 1: Verzamel metingen van de buis

Meetwaarden: diameter (D) van het gat in de buis en hoogte (h) van het oppervlak van de vloeistof boven het gat. Zorg ervoor dat alle metingen in dezelfde standaardeenheid zijn. Bijvoorbeeld 1 inch = 0,0254 meter, dus als u inches gebruikt, converteert u uw metingen naar metrische eenheden.

Stap 2: Bepaal het dwarsdoorsnedegebied

Bereken het dwarsdoorsnedegebied van het gat (A). Verdeel de diameter van het gat in de helft om de straal te krijgen. Gebruik de formule A = πr² (straal tot de tweede macht). Het resultaat is in eenheden van vierkante lengte.

Stap 3: Zoek de vloeistofsnelheid

Gebruik de Bernoulli-vergelijking om de vloeistofsnelheid (v) te vinden als deze nog niet is opgegeven. Als de vloeistofdruk in een pijp constant is (d.w.z. als de stroming stabiel is), verlaat de vloeistof het gat in de pijp met een snelheid van v = √2_g_h, waar g versnelling door zwaartekracht is, 9,8 m / s².

Stap 4: Zoek de vloeistofvolumestroom (flux)

Vermenigvuldig het dwarsdoorsnedegebied van het gat met de vloeistofsnelheid om de volumestroomsnelheid van de vloeistof te vinden (Q): Q = A * v Dit is het volume van de vloeistof dat het gat verlaat in kubieke meter per seconde.

Voorbeeldberekening

Laten we een voorbeeld met getallen bekijken. Bereken de vloeistofstroom door het gat in de buis met constante druk als het water het gat verlaat met een snelheid van 1,7 m / s en de diameter van het gat d = 1 inch = 1 * 0,0254 = 0,0254 meter.

Zoek eerst de doorsnede van het gat: A = 3,14 * (0.0254 / 2) ^ 2 = 0.00051 m ^ 2. Omdat de druk constant is en de snelheid van het water dat door het gat gaat, 1,7 m / s is, gebruikt u de formule uit stap 4 om het volume water te vinden dat het gat verlaat: Q = 0,00051 m ^ 2 * 1,7 m / s = 0.000867 m ^ 3 / s.

Sinds 1 kubieke meter = 61,024 kubieke inch, Q = 0,000867m ^ 3 / s * 61,024 = 52,9 inch ^ 3 / s. Aldus verlaat 52,9 kubieke inch water het gat in de pijp per seconde.