כיצד לחשב שטף המוני

אחד העקרונות העיקריים בחקר הסטטיסטיקות והדינמיקה, במיוחד בנוזלים, הוא שימור המסה. עקרון זה קובע כי המסה אינה נוצרת ואינה נהרסת. בניתוח הנדסי, כמות החומר בתוך נפח שנקבע מראש, המכונה לעיתים נפח בקרה, נשארת קבועה כתוצאה מעיקרון זה. שטף המוני הוא המדידה של כמות המסה העוברת או מחוצה לה נפח הבקרה. המשוואה השולטת לחישוב שטף המונים היא משוואת המשכיות.

הגדירו את עוצמת השליטה. לדוגמא, נפח בקרה נפוץ בהנדסת אווירונאוטיקה הוא קטע בדיקת מנהרות רוח. לרוב מדובר בצינור חתך מלבני או מעגלי שיורד בהדרגה מאזור גדול יותר לאזור קטן יותר. שם נוסף לסוג נפח שליטה זה הוא זרבובית.

קבע את שטח החתך שאתה מודד את שטף המסה. החישובים קלים יותר אם וקטורי המהירות העוברים בניצב לשטח, אך הדבר אינו נדרש. עבור זרבובית, אזור החתך הוא בדרך כלל הכניסה או היציאה.

קבע את מהירות הזרימה העוברת באזור חתך הרוחב. אם וקטור המהירות הוא אנכי, כמו בזרבובית, אתה צריך רק לקחת את גודל הווקטור.

וקטור R = (r1) i + (r2) j + (r3) k גודל R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

קבע את צפיפות זרימת המסה באזור חתך הרוחב. אם הזרם אינו דחוס, הצפיפות תהיה קבועה לאורך כל הדרך. אם אין לך עדיין את הצפיפות הזמינה, כפי שמקובל בבעיות תיאורטיות, יתכן שתצטרך להשתמש בציוד מעבדה מסוים כגון צמד תרמי או צינורות פיטוט כדי למדוד את הטמפרטורה (T) והלחץ (p) בנקודה שאתה רוצה למדוד את המסה שטף. אז אתה יכול לחשב את הצפיפות (rho) באמצעות משוואת הגז המושלמת:

p = (rho) RT

כאשר R הוא קבוע הגז המושלם הספציפי לחומר הזרימה.

השתמשו במשוואת ההמשכיות כדי לחשב את שטף המסה על פני השטח. משוואת ההמשכיות מגיעה מהעיקרון של שימור המסה והיא בדרך כלל ניתנת כ:

שטף = (rho) * A * V

כאשר "rho" הוא צפיפות, "A" הוא שטח חתך, ו- "V" הוא מהירות על פני השטח שנמדד. לדוגמה, אם היה לך זרבובית עם כניסה עגולה ברדיוס של 3 רגל, A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 רגל מרובע. אם הזרימה נעה במהירות 12 ft / s ותקבע את הצפיפות להיות 0.0024 שבלולים / ft ^ 3, אז שטף המסה הוא:

0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 שבלולים / שניות