Conţinut
Fizicienii și inginerii folosesc legea Poiseuilles pentru a prezice viteza apei printr-o conductă. Această relație se bazează pe presupunerea că debitul este laminar, ceea ce este o idealizare care se aplică mai mult capilarelor mici decât conductelor de apă. Turbulența este aproape întotdeauna un factor în conductele mai mari, la fel ca frecarea cauzată de interacțiunea fluidului cu pereții conductelor. Acești factori sunt greu de cuantificat, în special turbulența, iar legea Poiseuilles nu oferă întotdeauna o aproximare exactă. Cu toate acestea, dacă mențineți o presiune constantă, această lege vă poate oferi o idee bună despre cum diferă debitul atunci când modificați dimensiunile conductei.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Legea Poiseuilles prevede că debitul F este dat de F = π (P1-P2) r4 ÷ 8ηL, unde r este raza conductei, L este lungimea conductei, η este vâscozitatea fluidului și P1-P2 este diferența de presiune de la un capăt al conductei la celălalt.
Declarația legii Poiseuilles
Legea Poiseuilles este uneori denumită legea Hagen-Poiseuille, deoarece a fost dezvoltată de o pereche de cercetători, fizicianul francez Jean Leonard Marie Poiseuille și inginerul hidraulic german Gotthilf Hagen, în anii 1800. Conform acestei legi, debitul (F) printr-o conductă de lungime L și raza r este dat de:
F = π (P1-P2) r4 ÷ 8ηL
unde P1-P2 este diferența de presiune dintre capetele conductei și η este vâscozitatea fluidului.
Puteți obține o cantitate aferentă, rezistența la curgere (R), prin inversarea acestui raport:
R = 1 ÷ F = 8ηL ÷ π(P1-P2)r4
Atâta timp cât temperatura nu se schimbă, vâscozitatea apei rămâne constantă și dacă aveți în vedere debitul într-un sistem de apă sub presiune fixă și lungime constantă a conductei, puteți rescrie legea Poiseuilles după cum urmează:
F = Kr4, unde K este o constantă.
Compararea debitelor
Dacă mențineți un sistem de apă la presiune constantă, puteți calcula o valoare pentru constanta K după ce ați căutat vâscozitatea apei la temperatura mediului și a exprima-o în unități compatibile cu măsurătorile dvs. Prin menținerea constantă a lungimii conductei, acum aveți o proporționalitate între a patra putere a razei și debitul și puteți calcula cum se va schimba rata atunci când schimbați raza. Este posibil și menținerea constantă a razei și variația lungimii conductei, deși aceasta ar necesita o constantă diferită. Compararea valorilor preconizate cu valorile măsurate ale debitului vă indică cât de multă turbulență și frecare afectează rezultatele și puteți factoriza aceste informații în calculele dvs. predictive pentru a le face mai exacte.