Flusso volumetrico

Spieghiamo cos'è il flusso volumetrico, come calcolarlo e i fattori che lo influenzano

Il flusso volumetrico dipende dall'area della sezione trasversale A e dalla velocità del fluido V. Fonte: Mikerun, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Cos'è il flusso volumetrico?

Lui Flusso volumetrico Permette di determinare il volume del fluido che attraversa una sezione del condotto e offre una misura di velocità con cui il fluido si muove dello stesso. Pertanto, la sua misura è particolarmente interessante in aree diverse come l'industria, la medicina, la costruzione e la ricerca, tra gli altri.

Tuttavia, misurare la velocità di un fluido (o un liquido, un gas o una miscela di entrambi) non è semplice come può essere la velocità di spostamento di un corpo solido. Pertanto, succede che conoscere la velocità di un fluido è necessario conoscere il suo flusso.

Da questo e da molte altre questioni relative ai fluidi, il ramo della fisica noto come fluidi meccanici. Il flusso è definito come il fluido una sezione di un condotto, è già una pipeline, una conduttura, un fiume, un canale, un flusso sanguigno, ecc., tenendo conto di un'unità temporanea.

Di solito viene calcolato il volume che viene calcolata una determinata area in un'unità di tempo, chiamato anche flusso volumetrico. Viene anche definito il flusso di massa o di massa che attraversa un'area determinata in un tempo specifico, sebbene sia utilizzato meno frequentemente del flusso volumetrico.

Come viene calcolato il flusso volumetrico?

Il flusso volumetrico è rappresentato dalla lettera Q. Per i casi in cui il flusso si muove perpendicolarmente alla sezione del conducente, viene determinato con la seguente formula:

Q = a = v / t

In questa formula A è la sezione del driver (è la velocità media che il fluido ha), V è il tempo di volume e t. Poiché nel sistema internazionale l'area o la sezione del driver viene misurata in m² E la velocità in m/s, il flusso viene misurato m³/S.

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Per i casi in cui la velocità di spostamento del fluido crea un angolo θ con la direzione perpendicolare alla sezione A superficiale, l'espressione per determinare il flusso è la seguente:

Q = a cos θ

Ciò è coerente con l'equazione precedente, poiché quando il flusso è perpendicolare all'area a, θ = 0 e, quindi, cos θ = 1.

Le equazioni di cui sopra sono vere solo se la velocità del fluido è uniforme e se la sezione della sezione è piatta. Altrimenti, il flusso volumetrico viene calcolato attraverso il seguente integrale:

Q = ∫∫_S v d s

In questo DS integrale è il vettore di superficie, determinato dalla seguente espressione:

Ds = n ds

Lì, n è il normale vettore unitario alla superficie del condotto e DS un elemento di superficie differenziale.

Equazione di continuità

Una caratteristica dei fluidi incomprimibili è che la massa del fluido è conservata mediante due sezioni. Questo è il motivo per cui l'equazione di continuità è soddisfatta, che stabilisce la seguente relazione:

ρ₁ A₁ V₁ = ρ₂ A₂ V₂

In questa equazione ρ è la densità del fluido.

Per i casi di regimi nel flusso permanente, in cui la densità è costante e, pertanto, è soddisfatta che ρ₁ = ρ₂, È ridotto alla seguente espressione:

A₁ V₁ = A₂ V₂

Ciò equivale ad affermare che il flusso è preservato e, quindi:

Q₁ = Q₂.

Dall'osservazione di quanto sopra, ne consegue che i fluidi accelerano quando raggiungono una sezione più stretta di un condotto, mentre riducono la velocità quando raggiungono una sezione più ampia di un condotto. Questo fatto ha interessanti applicazioni pratiche, poiché consente di giocare con la velocità di spostamento di un fluido.

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Principio di Bernoulli

Il principio di Bernoulli determina che per un fluido ideale (cioè un fluido che non ha né viscosità né attrito) che si muove in un regime di circolazione attraverso un dotto chiuso è soddisfatto che la sua energia rimane costante per tutto il suo spostamento.

In definitiva, il principio di Bernoulli non è altro che la formulazione della legge sull'energia per il flusso di un fluido. Pertanto, l'equazione di Bernoulli può essere formulata come segue:

H +V² / 2G+P/ ρg = costante

In questa equazione h è l'altezza e g è l'accelerazione della gravità.

Nell'equazione di Bernoulli l'energia di un fluido viene presa in considerazione in qualsiasi momento, l'energia composta da tre componenti.

• Un componente cinetico che include energia, a causa della velocità con cui si muove il fluido.
• Un componente generato dal potenziale gravitazionale, a seguito dell'altezza alla quale si trova il fluido.
• Un componente dell'energia del flusso, che è l'energia che un fluido ha a causa della pressione.

In questo caso, l'equazione di Bernoulli è espressa come segue:

H ρ g +(v² ρ)/2 + p = costante

Logicamente, nel caso di un fluido reale, l'espressione dell'equazione di Bernoulli non è soddisfatta, poiché nello spostamento del fluido ci sono perdite di attrito ed è necessario ricorrere a un'equazione più complessa.

Ciò che influisce sul flusso volumetrico?

Il flusso volumetrico sarà influenzato se c'è un ostruzione nel condotto.

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Inoltre, il flusso volumetrico può anche cambiare in base all'effetto della temperatura di variazione della temperatura e della pressione e della pressione a cui è.

Semplice metodo di misurazione del flusso volumetrico

Un metodo davvero semplice per misurare il flusso volumetrico è consentire a un flusso di fluido all'interno di un serbatoio di misurazione per un certo periodo di tempo.

Questo metodo non è generalmente molto pratico, ma la verità è che è estremamente semplice e molto illustrativo comprendere il significato e l'importanza di conoscere il flusso di un fluido.

In questo modo, il fluido può fluire in un serbatoio di misurazione per un periodo di tempo, il volume accumulato viene misurato e il risultato ottenuto tra il tempo trascorso è diviso.

Riferimenti

1. Flusso (fluido) (n.D.).  In Wikipedia. Recuperato da ES.Wikipedia.org.
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3. Ingegneri Edge, LLC. "Equazione della portata volumetrica del fluido". Ingegneri dei bordi
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