в чем измеряется скорость потока

В чем измеряется скорость потока

Если отдельные частицы абсолютно твердого тела жестко связаны между собой, то в движущейся жидкой среде такие связи отсутствуют. Движение жидкости состоит из чрезвычайно сложного перемещения отдельных молекул.

если угол в радианах, или

Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.

Течение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени

Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным

Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.

Из закона сохранения вещества и постоянства расхода вытекает уравнение неразрывности течений. Представим трубу с переменным живым сечением (рис.3.4). Расход жидкости через трубу в любом ее сечении постоянен, т.е. Q₁=Q₂= const, откуда

Таким образом, если течение в трубе является сплошным и неразрывным, то уравнение неразрывности примет вид:

Уравнение Даниила Бернулли, полученное в 1738 г., является фундаментальным уравнением гидродинамики. Оно дает связь между давлением P, средней скоростью υ и пьезометрической высотой z в различных сечениях потока и выражает закон сохранения энергии движущейся жидкости. С помощью этого уравнения решается большой круг задач.

Рассмотрим трубопровод переменного диаметра, расположенный в пространстве под углом β (рис.3.5).

Выберем произвольно на рассматриваемом участке трубопровода два сечения: сечение 1-1 и сечение 2-2. Вверх по трубопроводу от первого сечения ко второму движется жидкость, расход которой равен Q.

Кроме пьезометров в каждом сечении 1-1 и 2-2 установлена трубка, загнутый конец которой направлен навстречу потоку жидкости, которая называется трубка Пито. Жидкость в трубках Пито также поднимается на разные уровни, если отсчитывать их от пьезометрической линии.

Пьезометрическую линию можно построить следующим образом. Если между сечением 1-1 и 2-2 поставить несколько таких же пьезометров и через показания уровней жидкости в них провести кривую, то мы получим ломаную линию (рис.3.5).

Однако высота уровней в трубках Пито относительно произвольной горизонтальной прямой 0-0, называемой плоскостью сравнения, будет одинакова.

Если через показания уровней жидкости в трубках Пито провести линию, то она будет горизонтальна, и будет отражать уровень полной энергии трубопровода.

Для двух произвольных сечений 1-1 и 2-2 потока идеальной жидкости уравнение Бернулли имеет следующий вид:

Так как сечения 1-1 и 2-2 взяты произвольно, то полученное уравнение можно переписать иначе:

и прочитать так: сумма трех членов уравнения Бернулли для любого сечения потока идеальной жидкости есть величина постоянная.

С энергетической точки зрения каждый член уравнения представляет собой определенные виды энергии:

Следовательно, согласно уравнению Бернулли, полная удельная энергия идеальной жидкости в любом сечении постоянна.

В этом случае уравнение Бернулли можно прочитать так: сумма геометрической, пьезометрической и скоростной высоты для идеальной жидкости есть величина постоянная.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости несколько отличается от уравнения

Дело в том, что при движении реальной вязкой жидкости возникают силы трения, на преодоление которых жидкость затрачивает энергию. В результате полная удельная энергия жидкости в сечении 1-1 будет больше полной удельной энергии в сечении 2-2 на величину потерянной энергии (рис.3.6).

Потерянная энергия или потерянный напор обозначаются и имеют также линейную размерность.

Уравнение Бернулли для реальной жидкости будет иметь вид:

Из рис.3.6 видно, что по мере движения жидкости от сечения 1-1 до сечения 2-2 потерянный напор все время увеличивается (потерянный напор выделен вертикальной штриховкой). Таким образом, уровень первоначальной энергии, которой обладает жидкость в первом сечении, для второго сечения будет складываться из четырех составляющих: геометрической высоты, пьезометрической высоты, скоростной высоты и потерянного напора между сечениями 1-1 и 2-2.

Кроме этого в уравнении появились еще два коэффициента α₁ и α₂, которые называются коэффициентами Кориолиса и зависят от режима течения жидкости ( α = 2 для ламинарного режима, α = 1 для турбулентного режима ).

Потерянная высота складывается из линейных потерь, вызванных силой трения между слоями жидкости, и потерь, вызванных местными сопротивлениями (изменениями конфигурации потока)

Для измерения скорости в точках потока широко используется работающая на принципе уравнения Бернулли трубка Пито (рис.3.7), загнутый конец которой направлен навстречу потоку. Пусть требуется измерить скорость жидкости в какой-то точке потока. Поместив конец трубки в указанную точку и составив уравнение Бернулли для сечения 1-1 и сечения, проходящего на уровне жидкости в трубке Пито получим

Для измерения расхода жидкости в трубопроводах часто используют расходомер Вентури, действие которого основано так же на принципе уравнения Бернулли. Расходомер Вентури состоит из двух конических насадков с цилиндрической вставкой между ними (рис.3.7). Если в сечениях I-I и II-II поставить пьезометры, то разность уровней в них будет зависеть от расхода жидкости, протекающей по трубе.

Выражение, стоящее перед , является постоянной величиной, носящей название постоянной водомера Вентури.

Из полученного уравнения видно, что h зависит от расхода Q. Часто эту зависимость строят в виде тарировочной кривой h от Q, которая имеет параболический характер.

Источник

Об измерении скорости потока жидкостей и газов

В нынешнем году мы начали представлять в России компанию IST — швейцарского производителя тонкопленочных датчиков температуры, относительной влажности, проводимости жидкости и скорости потока.

Продукция IST — это не масс-маркет, они не выпускают аналоги DHT22 миллионные тиражи дешевых микросхем для стандартных применений. Вместо этого упор делается на специальные задачи: нестандартные конструктивы и диапазоны температур, повышенная точность, минимальное время отклика и так далее.

Среди многообразной продукции IST есть такая интересная штука как flow sensors — датчики скорости потока сплошных сред. Под катом рассказываю как они работают, как выглядят и зачем нужны. Думаю что это будет интересно не только разработчикам расходомеров.

Итак, для измерения расхода жидкостей или газов используются различные физические эффекты. Для измерения скорости потока используют механические, оптические, электромагнитные, ультразвуковые и другие чувствительные элементы, позволяющие по косвенным характеристикам определить расход сплошной среды, проходящей по трубе.

Здесь заметим, что под расходом может подразумеваться как объем потока (литры в минуту или кубические метры в минуту), так и масса потока (килограмм в минуту) или его скорость (метры в секунду). Допуская, что в большинстве приложений известны и характеристики среды, и характеристики трубы, в которой движется поток, мы будем считать все перечисленные понятия тождественными.

Поскольку бОльшую часть продукции IST составляют платиновые датчики температуры (термосопротивления), для определения скорости потока также используются тепловые эффекты.

В тепловых расходомерах измерения производятся либо по охлаждению нагретого тела, помещенного в поток (термоанемометры), либо по переносу тепловой энергии между двумя расположенными вдоль потока точками (калориметрические расходомеры). Посмотрим как используются оба принципа в реальных приложениях.

Термоанемометрические датчики

Расходомеры с термоанемометрическими преобразователями IST применяются преимущественно для потоков газов. В простейшем случае они состоят из нагревательного элемента и датчика температуры. Фактически это два термосопротивления, на базе которых реализуется следующий алгоритм:
При отсутствии потока температура микронагревателя остается неизменной, а при наличии потока нагреватель начинает отдавать тепло внешней среде. Количество тепла, которое отдается потоку, зависит от нескольких факторов: от начальной разности температур нагревателя и среды, от параметров трубы и собственно от скорости потока.

Поскольку разность температур определяется схемой включения датчика расхода, а параметры трубы мы считаем неизменными, теплоотдача нагревательного элемента может использоваться для измерения скорости потока.

Нагреватель и датчик температуры включаются в мостовую схему, которая уравновешена в отсутствии потока и разбалансирована при изменении сопротивления нагревателя. При увеличении скорости потока нагреватель охлаждается, мост разбалансируется и сигнал разбаланса поступает на усилитель. Выходной сигнал усилителя сообщает нагревателю более высокую температуру и приводит мост обратно в равновесное состояние. Этот же сигнал используется как выходной, т.е. как функция скорости потока.

При известных параметрах трубы, положения датчика, типа потока, а также неизменных теплофизических характеристиках газа (состав, давление, температура) такая функция может быть вычислена по одной из общеизвестных методик.

На рисунке приведен пример схемы включения датчика расхода и график зависимости напряжения Uflow от скорости потока.

По такому принципу работают датчики серии FS7. На керамической подложке из диоксида циркония наносятся токопроводящие дорожки – платиновые микронагреватель и датчик температуры, между которыми предусмотрены соединения. Вся конструкция покрыта тонким изолирующим слоем из стекла.

Чувствительные элементы такой конструкции позволяют измерять скорость потока в диапазоне от 0 до 100 м/c с чувствительностью 0.01 м/c и погрешностью менее 3 % от измеряемой величины. Впрочем, точность измерений определяется не только чувствительным элементом, но и схемой его включения, и способом калибровки конечного устройства.

Об водосодержащих и агрессивных средах

Важно заметить, что датчики FS7, а также рассмотренный ниже FS2, используются в основном для газов, а также для жидких сред, не содержащих воду — при длительной работе в воде верхний изолирующий слой датчика постепенно разрушается и возникает электролиз.
Для потока воды и других подобных сред предусмотрен модуль Out Of Liquid — анемометрический датчик, элементы которого изолированы от потока. Out Of Liquid — это небольшая трубка из нержавеющей стали, на внешней стенке которой размещены микронагреватель и датчик температуры.

Об определении направления потока

Термоанемометрические расходомеры имеют некоторые очевидные ограничения. В частности, они не позволяют определить направление потока и не подходят для приложений, требующих высокой чувствительности датчика.

Калориметрические расходомеры, напротив, предназначены для относительно медленных потоков газа с переменным направлением. Калориметрический датчик состоит из трех элементов – микронагревателя и двух датчиков, измеряющих температуру до и после него. В отсутствии потока тепловое пятно, излучаемое нагревателем, неподвижно, поэтому справа и слева от нагревателя сплошная среда имеет одну и ту же температуру. При возникновении потока тепловое пятно «сдвигается» согласно направлению и скорости потока. Таким образом, при известных параметрах трубы и характеристиках среды скорость потока может быть измерена по разности показаний датчиков температуры.

При производстве колориметрического датчика на керамическую подложку также наносятся платиновые дорожки и соединения между ними — микронагреватель и два датчика температуры.

Поскольку при наличии потока нагревательный элемент охлаждается, а для измерений этот процесс уже не используется, на датчике расхода предусматривается дополнительный компенсационный датчик температуры.

По такому принципу построены датчики серии FS2. С их помощью можно определять как направление, так и скорость потока. В диапазоне от 0 до 2.5 м/c датчик имеет чувствительность 0.001 м/c.

Диапазон измерений калориметрических датчиков ограничивается самим принципом его работы – при определенной скорости потока тепловое пятно «сдвигается» слишком далеко и разность показателей правого и левого датчиков уже не позволяет судить о скорости потока.

Это досадное свойство калориметрических датчиков довольно просто обходится. Когда поток достигает определенной скорости, можно «переключиться» на работу в термоанемометрическом режиме — начать использовать пару нагреватель + компенсирующий датчик температуры по уже известному нам термоанемометрическому принципу.

При использовании комбинации двух способов измерения модуль величины скорости потока на большей части диапазона определяется квадратичной функцией от напряжения Uflow (нижний график), а направление потока – по напряжению с полномостовой схемы, состоящей из пары датчиков и микронагревателя.

О работе с «микропотоками»

Если задача вообще не предполагает работы с потоками со скоростью более 1.5 м/c и речь идет о газообразной среде, то можно использовать датчики серии MFS02 (Micro Flow Sense). MFS02 имеет максимальную чувствительность (0,0003 м/с) и скорость срабатывания (время отклика менее 10 мс).

Структурно датчик MFS02 похож на FS2 и состоит из микронагревателя, пары датчиков температуры и дополнительного компенсирующего датчика. Однако MFS02 изготавливаются по другому технологическому процессу: в стеклокерамической подложке датчика выделяется зона, представляющая собой мембрану. Предполагается, что в поток погружается только мембрана, поэтому именно на ней располагаются компоненты для калориметрических измерений, а компенсирующий датчик температуры установлен вне мембраны.

Датчик MFS02 имеет размер всего 3.5 x 5.1 мм, а к контактным площадкам довольно сложно подпаяться, поэтому MFS02 также доступен в составе плат-расширений, предоставляющих доступ к выводам элемента.

Заключение

В заключении поблагодарю читателя за внимание и напомню, что вопросы о применении продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.

Источник

Какая максимальная скорость потока?

«Максимальный поток» представляет количество литров, которое водяной насос может нагнетать непосредственно из себя без необходимости путешествовать по трубопроводу. То есть, какой объем воды может быть вытолкнут непосредственно из насоса.

Кроме того, постоянна ли скорость потока в трубе?

Уравнение неразрывности утверждает, что для несжимаемой жидкости, текущей в трубке переменного поперечного сечения, массовый расход одинаков во всей трубке. … В целом, плотность остается постоянной и тогда это просто скорость потока (Av), которая постоянна.

Что такое нормальный расход?

Также нужно знать, какова нормальная скорость потока мочи? Обычно поток мочи от От 10 мл до 21 мл в секунду. Женщины колеблются от 15 до 18 мл в секунду. Медленная или низкая скорость потока может означать обструкцию шейки мочевого пузыря или уретры, увеличенную простату или слабый мочевой пузырь.

Что такое номинальный расход?

[′ Rād · əd ′ flō] (инженерное дело) Нормальный рабочий расход, при котором жидкий продукт проходит через резервуар или систему трубопроводов.. Скорость потока, на которую рассчитана емкость или технологическая система.

Какие бывают 2 типа потока?

Тип потока жидкости. Поток жидкости обычно делится на два разных типа потоков: ламинарный поток и турбулентный поток.

Что означает скорость потока?

Как рассчитывается расход пара?

Расход питательной воды можно рассчитать, исходя из массового расхода пара и скорости продувки:

Низкий расход 2.5 галлона в минуту?

К сожалению, нет четкого определения низкого расхода, но общепринято, что все, что расходует 1.5 галлона в минуту (галлонов в минуту) или меньше, считается «сверхнизким расходом», в то время как все, что использует 2.5 галлона в минуту. до 1.5 галлона в минуту считается «слабым потоком».. » В настоящее время, благодаря стандартам, установленным государством…

Каков нормальный расход кислорода?

Нормальный расход кислорода обычно составляет от шести до 10 литров в минуту и обеспечивает концентрацию кислорода от 40 до 60%.

Какие единицы расхода?

В единицах СИ (Международная система единиц) объемный расход имеет единицы измерения: метров в кубе в секунду, m 3 s dfrac <текст m ^ 3> <текст s>начальная дробь sm3, начальный текст, m, конечный текст, куб, разделенный на, начальный текст, s, конечный текст, конечная дробь, поскольку он сообщает вам число кубических метров жидкости, которая течет в секунду.

Как рассчитать скорость потока мочи?

Скорость потока мочи рассчитывается по формуле деление объема собранной пробы мочи на продолжительность времени между предыдущим мочеиспусканием и сбором пробы мочи в MEC.

Какая максимальная скорость потока мочи?

Какие продукты увеличивают отток мочи?

Какая производительность насоса?

Насос увеличивает расход?

Будет ли увеличение давления насоса увеличивать расход? В общем, при накачке давление увеличивается, расход уменьшается. … Более высокое давление изменяет скорость жидкости, но также снижает расход или выход. Причина уменьшения расхода связана с двумя факторами: объемным КПД насоса и пониженной скоростью двигателя.

Каковы 2 характеристики ламинарного потока?

Характеристика ламинарного потока

Что такое поток и типы потока?

В основном типы потоков можно разделить на ламинарный поток и турбулентный поток: Тип потока. Физиологическое возникновение. Скорость потока. Поток.

Какие четыре типа течения?

Как рассчитать объемный расход?

Как рассчитать расход в зависимости от давления?

Выровняйте радиус трубы. Например, с радиусом 0.05 метра 0.05 ^ 2 = 0.0025. Умножьте этот ответ на падение давления на труба, измеряется в паскалях. Например, при падении давления в 80,000 0.0025 паскалей 80,000 x 200 XNUMX = XNUMX.

Что такое хороший расход пара?

Обычно массовый расход пара через сопло прямо пропорционален давлению рабочего пара. Массовый расход пара через сопло может изменяться от 1.5–2.5 кг / с.

Что такое скорость пара?

Фактический расход пара составляет количество парав кг или фунтах в час, необходимых для выработки одной единицы мощности, исходя из фактического КПД турбины.

Источник

Скорость потока прямо пропорциональна скорости?

Впоследствии, что такое формула скорости потока?

Кроме того, увеличение скорости потока увеличивает скорость?

Уравнение Бернулли математически утверждает, что если жидкость течет через трубку, и диаметр трубки уменьшается, то скорость жидкости увеличиваетсядавление уменьшается, а масса поток (а значит и объемный поток) остается постоянным, пока постоянна плотность воздуха.

Во-вторых, увеличивает ли давление ограничение потока? Чем сильнее вы сжимаете большой палец, тем больше поток уменьшается, и тем большее давление вы почувствуете. Но вы не создали НОВОГО давления. … То же самое произошло бы с вашей спринклерной системой, если бы вы использовали меньшую трубу для увеличения давления. Меньшая труба ограничит поток воды.

Увеличивается ли перепад давления с увеличением расхода?

В условиях турбулентного потока падение давления увеличивается как квадрат объемного расхода. При удвоении расхода происходит четырехкратное падение давления. Падение давления уменьшается по мере увеличения синфазного давления. Падение давления увеличивается с увеличением вязкости газа.

Скорость потока такая же, как и скорость?

Как рассчитать скорость потока воды?

В качестве альтернативы, если скорость потока измеряется в галлонах в минуту, для расчета скорости воды можно использовать следующую формулу. Таким образом, скорость v в футах в секунду равна 0.408-кратного расхода Q в галлонах в минуту, деленного на диаметр трубы D в дюймах в квадрате.

Что происходит при увеличении скорости потока?

По мере увеличения расхода максимальная температура твердого тела снижается что означает лучшую производительность микроканального охлаждения. Однако увеличение расхода жидкости также приводит к увеличению мощности откачки (см. Уравнения (17), (18) и (24)).

Какие факторы влияют на скорость потока?

Факторы, влияющие на поток жидкости

Как увеличить массовый расход?

Рассматривая уравнение массового расхода, кажется, что для данной площади и фиксированной плотности мы могли бы увеличивать массовый расход до бесконечности. просто увеличив скорость. Однако в реальных жидкостях плотность не остается постоянной при увеличении скорости из-за эффектов сжимаемости.

Как увеличить поток без давления?

Чем больше разница, тем быстрее поток. Таким образом, без изменения давления в том или ином месте вы не можете изменить скорость потока естественным образом. Изменение объема емкости или изменение ввода температуры производит изменение давления.

Увеличивает ли уменьшение диаметра трубы давление воздуха?

«В водопроводе, если диаметр трубы уменьшается, давление в линии увеличится. Теорема Бернулли гласит, что при уменьшении площади должно происходить снижение давления. Чем уже труба, тем выше скорость и больше перепад давления.

Ограничитель потока снижает давление?

Нет, ограничитель потока не поможет, так как он постоянное давление, которое является проблемой. Также не будет редукционного клапана или регулятора давления воды, как было предложено выше. Они подходят только для рабочего давления. Постоянное давление останется прежним.

Что происходит, если падение давления слишком велико?

Чрезмерное падение давления приведет к низкая производительность системы и чрезмерное потребление энергии. Ограничения расхода любого типа в системе требуют более высоких рабочих давлений, чем необходимо, что приводит к более высокому потреблению энергии.

Как рассчитать расход в зависимости от давления?

Выровняйте радиус трубы. Например, с радиусом 0.05 метра 0.05 ^ 2 = 0.0025. Умножьте этот ответ на падение давления на труба, измеряется в паскалях. Например, при падении давления в 80,000 0.0025 паскалей 80,000 x 200 XNUMX = XNUMX.

Почему давление увеличивается с увеличением расхода?

Изменение давления из-за изменения скорости

Если площадь проходного сечения увеличивается за счет расширения или диффузора, скорость будет снижение и приводят к увеличению статического давления. Если диаметр трубы постоянный, скорость будет постоянной, и давление не изменится из-за изменения скорости.

Скорость потока увеличивается с давлением?

В чем разница между массовым расходом и скоростью?

Для потока в трубке, массовый расход постоянный. Для потока постоянной плотности, если мы можем определить (или установить) скорость в некоторой известной области, уравнение сообщит нам значение скорости для любой другой области. Если нам нужна определенная скорость, мы знаем площадь, которую мы должны предоставить, чтобы получить эту скорость.

Постоянна ли скорость потока в трубе?

Уравнение неразрывности утверждает, что для несжимаемой жидкости, текущей в трубке переменного поперечного сечения, массовый расход одинаков во всей трубке. … В целом, плотность остается постоянной и тогда это просто скорость потока (Av), которая постоянна.

Как рассчитать расход по скорости и трубе?

Уравнение для диаметра трубы: корень квадратный из 4-кратного расхода, деленного на скорость в пи, умноженную на. Например, при скорости потока 1,000 дюймов в секунду и скорости 40 кубических дюймов в секунду диаметр будет равен квадратному корню из 1000 умножить на 4, разделенному на 3.14 умноженное на 40 или 5.64 дюйма.

Как найти скорость, используя уравнение Бернулли?

В потоке жидкости энергия на единицу массы называется напором.] Чтобы вычислить скорость V 1`, мы начнем с уравнения Бернулли: 1) P + 12ρ⋅V2 + ρ⋅g⋅h = CP + 1 2 ρ ⋅ V 2 + ρ ⋅ g ⋅ h = C, где: C — это постоянная.

Насос увеличивает массовый расход?

Скорость потока в насос будет точно такой же, как скорость потока из насоса. Это потому, что насос не создает волшебным образом новую жидкость, когда она течет через насос. Так насос увеличивает давление.

Влияет ли длина трубы на расход?

Скорость потока обратно пропорциональна длине, поэтому, если вы удвоите длину трубы, сохранив постоянный диаметр, вы получите примерно половину воды через нее в единицу времени при постоянном давлении и температуре.

Какие факторы влияют на скорость внутривенного кровотока?

На максимально достижимую скорость потока могут влиять несколько факторов, в том числе: диаметр канюли, характер жидкости и давление, при котором она вводится. Пациенты обычно получают внутривенные инфузии жидкости и лекарств в периоперационном периоде.

У всех жидкостей одинаковая скорость потока?

Жидкости должны сохранять свой объем, когда они текут по трубе, поскольку они почти несжимаемы. … Итак, объемный расход Q для несжимаемой жидкости в любой точке трубы соответствует объемному расходу в любой другой точке трубы.

Источник