«Как рассчитать объемный расход жидкости?» является одним из наиболее часто задаваемых вопросов в химической промышленности относительно бесперебойного, безопасного и экономичного выполнения процесса.
Движение жидкостей по трубе на машиностроительной установке имеет большое значение, особенно для обеспечения правильной пропорции различных химических веществ для реакции. Расчет объемного расхода от различных объектов играет важную роль.
Объемный расход – это объем жидкости, протекающей по трубе, воздуховоду, каналу или другой конструкции подобного типа в единицу времени.
Объемный расход, Q или V=Av
Где A = площадь поперечного сечения секции в м2
А v=средняя скорость жидкости по сечению в м/с.
Единица Объемный расход м3/с(куб.м/сек), м3/ч (кубический метр/час), л/с (литр/секунда), л/мин. (литр/минута), мл/с (миллилитр/секунда) и т. д.
В случае очень малого расхода (например, жидкости внутри шприца) предпочтительнее мл/с, а для очень большого объемного расхода (например, расход воды в реке) он выражается в м3/ H.
Как рассчитать объемный расход по объему и времени?
Объемный расход — это общий термин, связанный с измерением расхода, особенно в случае жидкостей и газов.
Чтобы рассчитать объемный расход жидкости, используя количество жидкости, проходящей через проход (в кубических метрах) в течение определенного периода времени (в секундах), мы можем использовать следующую формулу:
Объемный расход, Q=V/t
Объемный расход жидкости (газа и жидкости) — это объем жидкости, проходящий через данную точку за заданный период времени. Единицы измерения: литр в минуту, кубический сантиметр в минуту и т. д. Обозначается Q или
Здесь объем жидкости = Ad
А — площадь поперечного сечения трубы в м.2 d — расстояние, пройденное жидкостью в м.
Q= Объемный расход м3/с или л/с.
V=Объем жидкости в литрах или кубических метрах
= Средняя скорость потока в м/с
Здесь мы рассматриваем среднее значение скорости, так как из-за силы трения скорость у стенки трубы меньше, чем на среднем участке.
A = площадь поперечного сечения, занимаемая движущейся жидкостью, м2
Следовательно,
Как найти объемный расход с давлением?
Для движения жидкости по воздуховоду между двумя концами воздуховода должна быть разница давлений, которая называется градиентом давления.
Уравнение Хагена-Пуазейля дает связь между падение давления и скорость потока жидкости через длинную цилиндрическую трубу. Уравнение применяется для ламинарного течения несжимаемой жидкости, протекающей по трубе постоянного сечения.
Если мы рассмотрим две точки на пути потока и посмотрим на давление, огромная разница давление приводит к более высокому массовому расходу и наоборот.
Перемещение жидкости по трубе происходит за счет разности давлений, жидкость перемещается из точки высокого давления в точку низкого давления.
Формула закона Пуазейля определяется выражением
Где Delta p — разница давлений между двумя концами трубы.
L – длина трубы,
μ — динамика вязкость,
объемный скорость потока,
R — радиус трубы,
А — поперечное сечение трубы.
Из уравнения (1)
Используя уравнение (2), мы можем определить объемный расход по градиенту давления.
Одно из распространенных приложений Уравнение Хагена-Пуазейля (или закон Хагена-Пуазейля) наблюдается при течении жидкости через соломинку для питья. Здесь считается падение давления из-за вязкости жидкости.
В случае несжимаемых жидкостей, таких как вода, мы можем применить уравнение Бернулли, чтобы узнать взаимосвязь между потоком жидкости и давлением. Здесь скорость потока несжимаемой невязкой жидкости определяется по измерениям давления.
Математически принцип Бернулли можно представить как
Р = давление
v = скорость
ρ = плотность жидкости
г = гравитация
h = высота
Как найти объемный расход без скорости?
Объемный расход — это общий термин, связанный с измерением расхода, особенно в случае жидкостей и газов.
Уравнение для определения объемного расхода жидкости без знания ее скорости выглядит следующим образом.:
Q=В/т
Где Q = объемный расход м3/s
V = объем жидкости, проходящей через определенную площадь поперечного сечения в м3
t = время, затрачиваемое жидкостью в секунду
На приведенном выше рисунке жидкость проходит через воздуховод, если V — это объем жидкости, пересекающий единицу площади поперечного сечения трубы A в течение периода времени «t», тогда объемный расход Q определяется выражением
Q=В/т
Как рассчитать объемный расход воздуха?
Другой Типы устройств используются для измерения объемного расхода Скорость жидкости в зависимости от ее точности в измерении и ее цене на рынке.
Для расчета объемного расхода воздуха мы можем использовать следующую формулу:
Q=площадь поперечного сечения x средняя скорость
Как правило, скорость воздуха, т. е. расстояние, проходимое воздухом в единицу времени, выражается в футах в минуту и неодинакова в каждой части воздуховода.
Скорость воздуха наименьшая у стенок воздуховода из-за трения, учитывая это, мы можем использовать усредняющую трубку Пито, имеющую несколько точек измерения, для более точного определения средней скорости.
Если размер воздуховода нам известен, мы можем легко рассчитать площадь поперечного сечения воздуховода, а затем, умножив ее на среднюю скорость, мы можем определить объемный расход, как правило, в кубических футах в минуту.
Следующие устройства измеряют объемный расход:
- Положительное смещение метры
- Турбинные расходомеры
- Диафрагмы
- Вентури
- Вихревые расходомеры
- Трубы Пито
- Ротометры
Как рассчитать объемный расход воды?
Количество воды, протекающей через воздуховод или трубу за определенный период времени, известное как объемный расход, можно рассчитать с помощью следующего уравнения:
Q=площадь поперечного сечения x средняя скорость
Здесь мы рассматриваем среднюю скорость воды, так как скорость воды неодинакова по всей трубе, скорость максимальна в центре трубы и минимальна у бокового участка.
Различные типы Используются расходомеры, большинство из которых следует теореме Бернулли для определения скорости потока в зависимости от давления. градиент между двумя точками прохождения жидкости.
Чтобы узнать больше об объемном расходе(кликните сюда)
Проблема 1: Вода течет по трубе с внутренним радиусом 10 см с объемным расходом 0.50. m3/с. Вычислите скорость воды в трубе.
Решение: Приведены данные:
Радиус трубы, r=10 см=0.1м
Объемный расход, Q=0.50 м3/s
Теперь площадь трубы,A= πr2=3.14 х 0.01=0.0314 м2
Мы знаем, что Q=vA
Здесь v — скорость или скорость воды в м/с.
Скорость воды, v=Q/A=0.50/0.0314=15.92 м/с
Problem2: Насадка радиусом 0.150 см присоединена к садовому шлангу радиусом 0.700 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0.500 л/с. Определить скорость воды (а) в шланге и (б) в насадке.
Решение:
а) скорость воды в шланге
Мы знаем, что Q=vA
Радиус шланга,r1=0.700см=0.007м
Площадь шланга A1=πr2=3.14 х 0.000049=00015 м2
Расход, Q=0.500 л/с=0.0005 м3/s
Следовательно, скорость воды в шланге v1=Q/A1=0005/00015=3.33 м/с.
б) скорость воды в сопле.
Радиус сопла, r2 = 150 см = 0015 м
Мы знаем из уравнения непрерывности, A1v1=A2v2
Следовательно,
Теперь,
Enter the velocity of the air and the cross-sectional area the air is flowing through into the calculator to determine the airflow rate.
- Duct Velocity Calculator
- Pipe Flow Calculator
- Flow Rate Pressure Calculator
- Air Exchange Calculator (Air Change Per Hour & Minute)
- CFM Per Ton Calculator
- Return Air Duct Size Calculator
- SCCM Calculator
- Pneumatic Cylinder Airflow Calculator
Air-Flow Formula
The following formula is used to calculate the volumetric air-flow rate.
- Where AF is the volumetric air flow (m^3/s)
- V is the velocity of the air (m/s)
- A is the cross-sectional area the air is moving through (m^2)
The airflow is sometimes referred to as the CFM. CFM refers to the units of cubic feet per minute. For the formula above, this would mean the velocity of the air is in feet per minute, and the cross-sectional area is in feet squared.
Air-Flow Definition
Airflow is defined as the volume of air that is moving through a cross-sectional area per unit of time.
How to calculate airflow?
Example Problem #1:
First, determine the velocity of the air. In this example, the air is measured to be moving at a speed of 2 feet per minute.
Next, determine the cross-sectional area the air is moving through. In this case, the air is moving through a duct that has an opening area of 7 square feet.
Finally, calculate the air-flow speed using the formula above:
AF = V*A
= 2*7
= 14 cubic feet per minute. (CFM)
Example Problem #2:
In this next example, the air is measured to be moving at a rate of 3 feet per second (ft/s). The area it is moving through is measured to be 3 square feet (ft^2).
Using the formula above:
AF = V*A
= 3*3
= 9 cubic feet per second (ft^3/s)
To convert into CFM, multiply this result by 60.
= 9*60 = 540 (ft^3/min)
1. Абсолютное давление воздуха
находим по формуле 1.7 (поз. 4, стр. 13):
pабс. = pатм
+ pотн,
(1)
где pатм = 0,985 · 105
Па;
pотн = pизб;
1 мм. вод. ст. = 9,81 Па (поз. 3 стр. 13).
2. Плотность воздуха при давлении р и
температуре Т рассчитываем по формуле
1.5 (поз. 2, стр. 13):
,
(2)
где
–
плотность воздуха при н.у.,
=
1,293 кг/м3 (табл. V,
стр. 513);
То = 273 К; Т = (273 + t),
К;
pо = 1,013 · 105
Па; p = pабс.
3. Вязкость воздуха при давлении р и
температуре Т определяем по формуле
1.13 (поз.7, стр.15):
,
(3)
где с – постоянная Сатерленда, с = 124;
μ – динамический коэффициент вязкости;
μо = 17,3 ·10-6
Па · с [табл. V, стр. 513].
4. Фиктивную скорость воздуха рассчитываем по уравнению объемного расхода (формула 1.17, поз. 10, стр. 16):
V = ωо · f,
откуда ωо =
,
(4)
где f – площадь поперечного
сечения потока, м2; f
= 0,785 · d2вн;
dвн – диаметр
колонки, м; dвн = 37
· 10-3 м.
Таблица 1
Характеристики воздуха
|
№/№ |
Температура |
Давление |
Плотность |
Вязкость |
Расход |
Скорость ω0, |
||
|
pотн, мм вод.ст. |
pабс105, Па |
л/мин |
V105, |
|||||
|
0 |
30,0 |
324 |
1,0168 |
1,169 |
18,807 |
0 |
0,000 |
0,0000 |
|
1 |
35,0 |
317 |
1,0161 |
1,150 |
19,052 |
2 |
3,334 |
0,0310 |
|
2 |
36,0 |
309 |
1,0153 |
1,145 |
19,100 |
4 |
6,668 |
0,0620 |
|
3 |
38,0 |
301 |
1,0145 |
1,137 |
19,197 |
6 |
10,002 |
0,0931 |
|
4 |
42,0 |
292 |
1,0136 |
1,121 |
19,391 |
8 |
13,336 |
0,1241 |
|
5 |
43,0 |
287 |
1,0132 |
1,117 |
19,439 |
10 |
16,670 |
0,1551 |
|
6 |
43,5 |
277 |
1,0122 |
1,114 |
19,463 |
12 |
20,004 |
0,1861 |
|
7 |
44,0 |
272 |
1,0117 |
1,112 |
19,487 |
14 |
23,338 |
0,2172 |
|
8 |
45,0 |
269 |
1,0114 |
1,108 |
19,535 |
16 |
26,672 |
0,2482 |
|
9 |
45,5 |
265 |
1,0110 |
1,106 |
19,559 |
18 |
30,006 |
0,2792 |
|
10 |
46,0 |
262 |
1,0107 |
1,104 |
19,583 |
20 |
33,340 |
0,3102 |
|
11 |
47,0 |
254 |
1,0099 |
1,100 |
19,631 |
22 |
36,674 |
0,3413 |
|
12 |
47,5 |
258 |
1,0103 |
1,098 |
19,655 |
24 |
40,008 |
0,3723 |
|
13 |
48,0 |
267 |
1,0112 |
1,098 |
19,678 |
26 |
43,342 |
0,4033 |
|
14 |
49,0 |
285 |
1,0130 |
1,096 |
19,726 |
28 |
46,676 |
0,4343 |
|
15 |
49,0 |
308 |
1,0152 |
1,099 |
19,726 |
30 |
50,010 |
0,4654 |
|
16 |
49,0 |
325 |
1,0169 |
1,100 |
19,726 |
32 |
53,344 |
0,4964 |
|
17 |
50,0 |
347 |
1,0190 |
1,099 |
19,774 |
34 |
56,678 |
0,5274 |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Калькулятор объемного расхода потока — это инструмент, позволяющий быстро и точно рассчитать параметры и потоковые характеристики рабочей среды. Объемный расход – объем рабочей среды, который проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени. Также этот показатель называют пропускной способностью трубопровода по объему, которая является ключевым показателем для выбора запорной и регулирующей арматуры.
В секунду
Миллиграмм в секунду
1000000
Короткая тонна в секунду
10-3
Длинная тонна в секунду
10×10-4
В минуту
Миллиграмм в минуту
60000000
Которкая тонна в минуту
7×10-2
Длинная тонаа в минуту
6×10-2
В час
Миллиграмм в час
3600000000
В день
Миллиграмм в день
86400000000
в год
Короткая тонна в год
34786
Длинная тонна в год
31059
Калькулятор газа
Калькулятор давления
Массовый расход объемного потока
Объемный расход потока
Конвертер физических и математических величин
Калькулятор коэффициента пропускной способности Cv
Классификация оборудования по уровню опасности
Библиографическое описание:
Денисов, В. А. Определение расхода воздуха, проходящего через пневмораспределитель при определенных значениях давления на входе и выходе и их соотношении / В. А. Денисов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 4 (63). — С. 159-161. — URL: https://moluch.ru/archive/63/10127/ (дата обращения: 28.05.2023).
Одним из способов задания расходной характеристики пневматического устройства является определение параметра, характеризующего его гидравлическое сопротивление. В настоящее время таким параметром является пропускная способность 
устройства, определяемая по ГОСТ Р52720–2007 как объемный расход воды 
(м3/час) плотностью r=1000 кг/м3, пропускаемый устройством при перепаде давления на нем 
1 кгс/см2.
Заметим, что параметры потока в местных сопротивлениях обычно и определяются с помощью формул, полученных для несжимаемой жидкости. Поэтому воспользуемся формулой Вейсбаха и, преобразуя ее, получим выражение для определения объемного расхода жидкости при ее движении через пневмоустройство:
, (1)
где 
и r — соответственно перепад давления в устройстве и плотность жидкости, протекающей через него; 
— площадь поперечного сечения прохода устройства; 
— коэффициент местного сопротивления.
Если теперь принять, что через местное сопротивление проходит вода плотностью r=1000 кг/м3 с перепадом давления 1 кгс/см2, то зависимость (1) преобразуется к виду (,см2):
. (2)
В соответствии с ГОСТ Р52720–2007 правая часть формулы (2) представляет не что иное, как пропускную способность (м3/час) устройства. Таким образом, в общем случае объемный расход (м3/час) рабочей жидкости при ее движении через распределитель следует определять по формуле:
=
, (3)
а массовый расход 
=
(кг/час) — по формуле
. (4)
Отметим, что выражения (3) и (4) полностью согласуются с формулами для определения величины и , приведенными в Интернет(е) Научно-Производственным Предприятием «Волга» [2].
Как известно, в процессе работы пневматических приводов возможны различные условия теплообмена между потоком газа, движущимся в трубопроводах, и окружающей средой.
Если скорость течения газа мала и между стенками трубопровода и окружающей средой происходит хороший теплообмен, то процессы, протекающие в пневмоприводах, близки к изотермическим; при больших скоростях течения газа, плохом теплообмене и малых силах трения процессы, протекающие в пневмоприводах, близки к адиабатным.
Таким образом, если предположить, что перед и за пневматическим устройством температура воздуха одинакова (участки трубопровода перед и за местным сопротивлением достаточно велики, вследствие чего происходит полное выравнивание температуры потока и окружающей среды), то в этом случае для определения расхода воздуха в местном сопротивлении удобно воспользоваться расчетной зависимостью, полученной в [1,с.101] для подкритической области изотермического течения газа:
(5)
или
, (6)
или с учетом того, что в соответствии с уравнением Клапейрона-Менделеева 
,
, (7)
где 
и 
— давление и плотность газа перед местным сопротивлением; 
— давление за местным сопротивлением; 
— относительное давление; 
— параметр, характеризующий гидравлическое сопротивление пневмоустройства условного прохода 
, определенный через эквивалентную длину 
трубопровода, т. е. такую длину трубы, разность давлений в начальном и конечном сечениях которой при данном расходе равна разности давлений в местном сопротивлении; — объемный расход газа; R — газовая постоянная, равная 
, T — температура газа при нормальных условиях, равная 
.
Из (7) следует, что для построения расходной характеристики пневмораспределителя необходимо располагать значением параметра . Затем, задаваясь значениями давления воздуха на входе и перепадом давления в пневмоустройстве, легко устанавливается искомая характеристика.
Будем рассматривать параметр как коэффициент сопротивления устройства данного проходного сечения, установленный при турбулентном режиме течения рабочей жидкости, соответствующем области квадратичных сопротивлений, когда коэффициент местного сопротивления определяется лишь формой местного сопротивления. Но при таких режимах течения жидкости определяется пропускная способность устройства, в расчетную формулу которой входит коэффициент сопротивления . Тогда
= z = 
, (8)
а формула (7) приводится к виду
. (9)
Такова расходная характеристика пневмоустройства.
В заключение отметим, что формулы (5) — (7), (9) справедливы в области изменения относительного давления «
» в пределах от 
до 
Параметр 
называют критическим отношением давлений, при достижении которого расход газа приобретает максимальное значение и остается неизменным вплоть до значения 
В газодинамических расчетах область течения газа при 
называют подкритической, а область течения при 
надкритической. Следовательно, для подкритической области течения весовой (объемный) расход газа есть функция «»; для надкритической области течения расход имеет максимальное значение и для его определения в зависимости (5) — (7) и (9) вместо «» необходимо подставить .
Рассмотрим числовой пример. Определим расходную характеристику пневмораспределителя с условным проходом 
, паспортной величиной 
. Температура воздуха в распределителе 
; газовая постоянная . Требуется найти расход воздуха, проходящего через распределитель, при перепаде давления 
с давлением на входе в распределитель 
При заданных значениях давления воздуха на входе в распределитель давление 
на выходе устройства соответственно составит 
=0,56МПа;=0,76МПа, а относительное давление соответственно принимает значения 
Это означает, что во всем диапазоне изменения относительного давления «», имеет место подкритическая область течения газа, расход которого можно определять по формуле (9).
Подставляя в формулу (8) значения 
и 
, находим, что =2,39, а значения объемного расхода , вычисленные по формуле (9) по данной величине для принятых значений относительного давления «», составляют: 
, 
,
.
Полученная расходная характеристика пневмораспределителя представлена ниже графически в виде зависимости объемного расхода газа от «».
Рис.1. Расходная характеристика пневмораспределителя
Расчеты автора: + 1. y = 0,8; 2.y =0,9; 3.y = 0,93; 4. y = 0,95
Х — произвольные значения “y”
Выводы
В системах пневматических приводов, как и гидроприводов, местные сопротивления играют исключительно большую роль. От умения правильно оценить параметры потока, протекающего через местные сопротивления, зависит точность и надежность произведенных расчетов.
Местные сопротивления, как правило, способствуют турбулизации потока, вследствие чего коэффициент местного сопротивления уже при сравнительно малых числах Рейнольдса определяется лишь формой местного сопротивления, что позволяет выразить коэффициент местного сопротивления через пропускную способность устройства и тем самым построить его расходную характеристику.
Литература:
1. Погорелов В. И. Газодинамические расчеты пневматических приводов. — Л: «Машиностроение», 1971. — 184с.
2. http://www.nppvolga.ru/articles/1/63/
Основные термины (генерируются автоматически): местное сопротивление, перепад давления, относительное давление, объемный расход, расходная характеристика пневмораспределителя, формула, максимальное значение, пропускная способность, рабочая жидкость, расходная характеристика.