תוֹכֶן
מציאת קצב הזרימה של מים מזרבובית, כמו למשל זרז לגינה או ברז אמבטיה, הוא תרגיל פשוט שדורש לא יותר מדלי וטיימר. חישוב קצב הזרימה בתוך שוקת פתוחה, כמו מרזב או אפיק נחל, הוא קצת יותר מסובך, וחישוב קצב הזרימה של נוזל בתוך צינור סגור מורכב עוד יותר.
נוסחת קצב הזרימה, ככלל, היא ש = א × v, איפה ש הוא קצב הזרימה, א הוא אזור החתך בנקודה בנתיב הזרימה v היא מהירות הנוזל בנקודה זו. במצבים מסוימים, כמו מים הזורמים באפיק נהר, מחשבים א קשה, והכי טוב שאפשר לעשות הוא קירוב. באחרים, כמו זה של נוזל הזורם בצינור סגור, קשה למדוד אותו v, אבל אתה לא צריך. אם אתה יכול למדוד את לחץ הנוזלים, אתה יכול להשתמש בחוק פואזוויל.
חישוב קצב הזרימה דרך פתח
אם אתה צריך לדעת את קצב הזרימה דרך פתח, כמו ספוגוט או פולט טפטוף, כל שעליך לעשות הוא לאפשר נפח מסוים להצטבר במיכל ולמדוד כמה זמן לוקח להצטבר. לדוגמה, אתה יכול למדוד את קצב הזרימה של מכשיר על ידי מתן אפשרות למים למלא דלי של 5 ליטר ולתעד את הזמן. חלק 5 לפי הזמן שלקח להשיג את מספר הגלונים לזמן יחידה. אם אתה מודד זמן בדקות, תקבל את התוצאה בגלונים לדקה.
כדי למדוד את קצב הזרימה ממפתח קטן, כמו זה של פולט טפטוף, תזדקק למכל קטן בהרבה, כמו צנצנת רביעית, ויחידת זמן ארוכה יותר, אך העיקרון הוא זהה. פולטי טפטוף מדורגים בדרך כלל במספר גלונים לשעה שהם פולטים. פולט שמכניס ליטר לשעה ימלא צנצנת רביעית תוך 15 דקות.
שימוש בנוסחת קצב הזרימה
אם אתה יכול לראות את הנוזל זורם אתה יכול למדוד את מהירותו, וזה אומר שכל מה שאתה צריך זה האזור דרכו זורם הנוזל כדי לחשב את קצב הזרימה באמצעות הנוסחה ש = א × v.
אם הנוזל זורם דרך פתח או צינור ברור, אחת הדרכים למדוד את המהירות היא להציג צבע כסמן וזמן כמה זמן לוקח לצבוע לעבור שתי נקודות. לאחר מדידת רדיוס הצינור או הפתח, אתה יכול לחשב שטח באמצעות π_r_2ואז השתמש v × א לחישוב קצב הזרימה.
כדי לזרום בתכונות טבעיות, כמו אפיק נחל, אתה צריך להיות בקירוב לאזור. נניח שהחלק העמוק ביותר של הנהר יהיה רדיוס של שוקת חצי גלילית. חשב את שטח החתך באמצעות π_r_2ואז קח מחצית מזה והשתמש בזה בשביל א במשוואה ש = v × א כדי להשיג קצב זרימה משוער.
חישוב קצב זרימה באמצעות לחץ
כאשר נוזל זורם בצינור סגור, אינך יכול לראות אותו, כך שאתה לא יכול למדוד את מהירותו. עם זאת, אם אתה יכול למדוד את לחץ הנוזלים - שלרוב קל לעשות זאת באמצעות מד לחץ - אתה יכול להשתמש בחוק פויזויל לחישוב קצב הזרימה. על פי חוק פואזוויל, קצב הזרימה ש משתנה ישירות עם הפרש הלחץ Δ_p_ בין קצות הצינור לבין העוצמה הרביעית של רדיוס הצינור r4, וזה משתנה הפוך עם אורך הצינור ל. המשוואה היא:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}איפה µ הוא צמיגות הנוזל.
חוק Poiseuilles מניח זרימה למינרית (לא סוערת) שהיא הנחה בטוחה בלחצים נמוכים ובקטרי צנרת קטנים.