เนื้อหา
การหาอัตราการไหลของน้ำจากพวยกาเช่นหัวจุกสวนหรือก๊อกน้ำในห้องน้ำเป็นแบบฝึกหัดง่ายๆที่ไม่ต้องใช้อะไรมากไปกว่าถังและตัวจับเวลา การคำนวณอัตราการไหลในรางเปิดเช่นรางน้ำหรือแม่น้ำไหลนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อยและการคำนวณอัตราการไหลของของเหลวภายในท่อที่ปิดนั้นมีความซับซ้อนมากขึ้น
สูตรอัตราการไหลโดยทั่วไปคือ Q = × โวลต์ที่ไหน Q คืออัตราการไหล เป็นพื้นที่หน้าตัดที่จุดหนึ่งในเส้นทางของการไหลและ โวลต์ คือความเร็วของของเหลว ณ จุดนั้น ในบางสถานการณ์เช่นการคำนวณของน้ำที่ไหลในแม่น้ำ เป็นเรื่องยากและสิ่งที่ดีที่สุดที่คุณสามารถทำได้คือการประมาณ ในคนอื่น ๆ เช่นของไหลที่ไหลในท่อปิดมันยากที่จะวัด โวลต์แต่คุณไม่จำเป็นต้อง หากคุณสามารถวัดความดันของเหลวคุณสามารถใช้ Poiseuilles Law
การคำนวณอัตราการไหลผ่านปาก
หากคุณจำเป็นต้องรู้อัตราการไหลผ่านทางปากเช่นหัวจุกหรือตัวปล่อยน้ำหยดสิ่งที่คุณต้องทำคือให้ปริมาตรหนึ่งสะสมในภาชนะและวัดระยะเวลาที่ใช้ในการสะสม ตัวอย่างเช่นคุณสามารถวัดอัตราการไหลจากเดือยโดยอนุญาตให้น้ำเติมถัง 5 แกลลอนและบันทึกเวลา หาร 5 ตามเวลาที่ใช้เพื่อให้ได้จำนวนแกลลอนต่อหน่วยเวลา หากคุณวัดเวลาเป็นนาทีคุณจะได้ผลลัพธ์เป็นแกลลอนต่อนาที
ในการวัดอัตราการไหลจากปากเล็ก ๆ เช่นของตัวปล่อยหยดคุณจะต้องใช้ภาชนะที่มีขนาดเล็กกว่ามากเช่น quart jar และหน่วยของเวลาที่นานขึ้น แต่หลักการก็เหมือนกัน ตัวปล่อยหยดมักจะถูกจัดอันดับตามจำนวนแกลลอนต่อชั่วโมงที่ปล่อยออกมา อีซีแอลที่ทำให้ 1 แกลลอนต่อชั่วโมงจะเติมขวดควอร์ใน 15 นาที
ใช้สูตรอัตราการไหล
หากคุณเห็นการไหลของของไหลคุณสามารถวัดความเร็วและนั่นหมายความว่าคุณต้องมีพื้นที่ที่ของเหลวไหลเพื่อคำนวณอัตราการไหลโดยใช้สูตร Q = × โวลต์.
หากของเหลวไหลผ่านปากหรือหลอดใสวิธีหนึ่งในการวัดความเร็วคือการแนะนำสีย้อมเป็นเครื่องหมายและเวลานานแค่ไหนที่สีจะผ่านจุดสองจุด หลังจากการวัดรัศมีของหลอดหรือปากคุณสามารถคำนวณพื้นที่โดยใช้π_r_2จากนั้นใช้ โวลต์ × เพื่อคำนวณอัตราการไหล
สำหรับการไหลผ่านลักษณะทางธรรมชาติเช่นแม่น้ำคุณต้องประมาณพื้นที่ สมมติว่าส่วนที่ลึกที่สุดของแม่น้ำเป็นรัศมีของรางน้ำกึ่งทรงกระบอก คำนวณพื้นที่หน้าตัดโดยใช้π_r_2จากนั้นใช้เวลาครึ่งหนึ่งและใช้เพื่อ ในสมการ Q = โวลต์ × เพื่อรับอัตราการไหลโดยประมาณ
การคำนวณอัตราการไหลโดยใช้แรงดัน
เมื่อของเหลวไหลผ่านท่อปิดคุณไม่เห็นดังนั้นคุณไม่สามารถวัดความเร็วได้ อย่างไรก็ตามหากคุณสามารถวัดความดันของของเหลวซึ่งมักจะทำได้ง่ายโดยใช้เกจวัดความดัน - คุณสามารถใช้ Poiseuilles Law เพื่อคำนวณอัตราการไหล ตามกฎหมาย Poiseuilles อัตราการไหล Q แตกต่างกันโดยตรงกับความแตกต่างของความดันΔ_p_ระหว่างปลายของท่อและพลังงานที่สี่ของรัศมีของท่อ R4และมันแปรผกผันกับความยาวท่อ L. สมการคือ:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}ที่ไหน µ คือความหนืดของของเหลว
กฎหมาย Poiseuilles ถือว่าการไหลแบบราบเรียบ (ไม่ปั่นป่วน) ซึ่งเป็นสมมติฐานที่ปลอดภัยที่แรงดันต่ำและเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเล็ก ๆ