Unul dintre principiile principale în studiul staticii și dinamicii, în special în cazul fluidelor, este conservarea masei. Acest principiu afirmă că masa nu este nici creată, nici distrusă. În analiza tehnică, cantitatea de materie din interiorul unui volum predeterminat, care este uneori numit volum de control, rămâne constantă ca urmare a acestui principiu. Fluxul de masă este măsurarea cantității de masă care trece sau iese din volumul de control. Ecuația de guvernare pentru calculul fluxului de masă este ecuația de continuitate.
Definiți volumul de control. De exemplu, un volum comun de control în inginerie aeronautică este o secțiune de testare a tunelului eolian. Acesta este, de obicei, o conductă de secțiune transversală dreptunghiulară sau circulară, care scade treptat de la o suprafață mai mare la una mai mică. Un alt nume pentru acest tip de volum de control este o duză.
Determinați secțiunea transversală prin care măsurați fluxul de masă. Calculele sunt mai ușoare dacă vectorii de viteză care trec sunt perpendiculari pe zonă, dar acest lucru nu este necesar. Pentru o duză, zona secțiunii transversale este de obicei intrarea sau ieșirea.
Determinați viteza fluxului care trece prin zona secțiunii transversale. Dacă vectorul de viteză este perpendicular, ca într-o duză, trebuie doar să luați amploarea vectorului.
vector R = (r1) i + (r2) j + (r3) k magnitudine R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Determinați densitatea debitului de masă din zona secțiunii transversale. Dacă debitul este incompresibil, densitatea va fi constantă pe tot parcursul. Dacă nu aveți deja densitatea disponibilă, așa cum este obișnuit în problemele teoretice, poate fi necesar să utilizați anumite echipamente de laborator, cum ar fi termocuple sau tuburi pitot pentru a măsura temperatura (T) și presiunea (p) în punctul în care doriți să măsurați masa flux. Apoi puteți calcula densitatea (rho) folosind ecuația perfectă de gaz:
p = (rho) RT
unde R este constantă perfectă de gaz specifică materialului de curgere.
Folosiți ecuația de continuitate pentru a calcula fluxul de masă la suprafață. Ecuația de continuitate provine de la principiul conservării masei și este de obicei dat ca:
flux = (rho) * A * V
În cazul în care „rho” este densitate, „A” este o secțiune transversală, iar „V” este viteza la suprafața măsurată. De exemplu, dacă aveți o duză cu o intrare circulară cu o rază de 3 picioare, A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28,27 metri pătrați. Dacă debitul se deplasează la 12 ft / s și determinați densitatea să fie 0,0024 slug / ft ^ 3, atunci fluxul de masă este:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 sluguri / s