Conţinut
Găsirea debitului de apă dintr-un bec, cum ar fi o spigotă de grădină sau un robinet de baie, este un exercițiu simplu care nu necesită nimic altceva decât o găleată și un cronometru. Calculul debitului într-un jgheab deschis, cum ar fi un jgheab sau albia râului, este ceva mai complicat, iar calculul debitului unui lichid din interiorul unei conducte închise este și mai complex.
Formula debitului, în general, este Q = A × v, Unde Q este debitul, A este zona de secțiune transversală într-un punct din calea fluxului și v este viteza lichidului în acel moment. În unele situații, precum cea a apei care curge într-un albia râului, se calculează A este dificil, iar cel mai bun lucru pe care îl puteți face este o aproximare. În altele, cum este cel al unui fluid care curge într-o conductă închisă, este dificil de măsurat v, dar nu trebuie. Dacă puteți măsura presiunea fluidului, puteți utiliza Legea Poiseuilles.
Calcularea debitului printr-un orificiu
Dacă trebuie să cunoașteți debitul printr-un orificiu, cum ar fi un spigot sau un emițător de picurare, tot ce trebuie să faceți este să permiteți acumulării unui anumit volum într-un container și să măsurați cât timp durează să se acumuleze. De exemplu, puteți măsura debitul dintr-un spigot permițând apei să umple o găleată de 5 galoși și să înregistreze timpul. Împărțiți 5 la timpul necesar pentru a obține numărul de galoane pe unitate de timp. Dacă măsurați timpul în minute, veți obține rezultatul în galoane pe minut.
Pentru a măsura debitul dintr-un orificiu mic, cum ar fi cel al unui emițător de picurare, veți avea nevoie de un recipient mult mai mic, cum ar fi un borcan cu sfert și o unitate de timp mai lungă, dar principiul este același. Emisorii de picurare sunt de obicei evaluate în numărul de galoane pe oră pe care le emit. Un emițător care scoate 1 galon pe oră va umple un borcan de cuart în 15 minute.
Utilizarea formulei de debit
Dacă puteți vedea fluidul care curge, puteți măsura viteza acestuia și asta înseamnă că tot ce aveți nevoie este zona prin care curge fluidul pentru a calcula debitul folosind formula Q = A × v.
Dacă fluidul curge printr-un orificiu sau un tub limpede, o modalitate de a măsura viteza este de a introduce colorantul ca marker și de timp cât durează colorantul pentru a trece două puncte. După măsurarea razei tubului sau orificiului, puteți calcula suprafața folosind π_r_2, apoi folosiți v × A pentru a calcula debitul.
Pentru curgerea prin caracteristici naturale, cum ar fi un albia râului, trebuie să aproximați zona. Să presupunem că partea cea mai adâncă a râului este raza unei jgheaburi semicilindrice. Calculați aria secțiunii transversale folosind π_r_2, apoi ia jumătate din asta și folosește asta pentru A în ecuație Q = v × A pentru a obține un debit aproximativ.
Calculul debitului cu presiunea
Când un fluid curge printr-o conductă închisă, nu o poți vedea, deci nu poți măsura viteza lui. Cu toate acestea, dacă puteți măsura presiunea fluidului - care este de obicei ușor de făcut, folosind un manometru - puteți utiliza Legea Poiseuilles pentru a calcula debitul. Conform Legii Poiseuilles, debitul Q variază direct cu diferența de presiune Δ_p_ între capetele conductei și a patra putere a razei conductei r4și variază invers cu lungimea conductei L. Ecuația este:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}Unde µ este vâscozitatea fluidului.
Legea Poiseuilles presupune curgere laminară (netulburată), care este o presupunere sigură la presiuni mici și diametre mici ale conductelor.