Съдържание
Обемният дебит е термин във физиката, който описва колко материя - по отношение на физическите размери, а не на масата - се движи през пространството за единица време. Например, когато пускате кран за кухня, определено количество вода (което бихте могли да измерите в унции с течност, литри или нещо друго) излиза от отвора на крана за определен период от време (обикновено секунди или минути). Това количество се счита за обемния дебит.
Терминът "обемна дебит" почти винаги се прилага за течности и газове; твърдите вещества не "текат", въпреки че те също могат да се движат с постоянна скорост през пространството.
Уравнение на обемния дебит
Основното уравнение за проблеми от този вид е
Q = AV
където Q е обемният дебит, А е площта на напречното сечение, заета от течащия материал, и V е средната скорост на потока. V се счита за средна, защото не всяка част от течаща течност се движи със същата скорост. Например, докато наблюдавате как водите на река пробиват стабилно надолу по течението при определен брой галони в секунда, забелязвате, че тук повърхността има по-бавни течения и по-бързи.
Напречното сечение често е кръг в проблеми с обемния дебит, тъй като тези проблеми често засягат кръгли тръби. В тези случаи намирате района А чрез квадратиране на радиуса на тръбата (което е половината от диаметъра) и умножаване на резултата по константата pi (π), която има стойност около 3,14159.
Обичайната SI (от френското за "международна система", равностойна на "метрична") единица за дебит е литри в секунда (L / s) или милилитри в минута (mL / min). Тъй като САЩ отдавна използват имперски (английски) единици, все още е много по-често да се наблюдават скорости на обемния дебит, изразени в галони / ден, галони / мин (gpm) или кубически футове в секунда (cfs). За да намерите обемни дебити в единици, които не се използват често за тази цел, можете да използвате онлайн калкулатор на дебита като този в Ресурсите.
Масов дебит
Понякога ще искате да знаете не само обема на течността, движеща се за единица време, но и количеството маса. Това очевидно е критично в инженерството, когато трябва да се знае колко тегло може да се държи дадена тръба или друг тръбопровод или резервоар за течност.
Формулата за масовия дебит може да се извлече от формулата на обемния дебит чрез умножаване на цялото уравнение по плътността на течността, ρ, Това следва от факта, че плътността е маса, разделена на обем, което също означава, че масата е равна на плътността пъти на обема. Уравнението на обемния поток вече има единици обем за единица време, така че за да получите маса за единица време, просто трябва да умножите по плътност.
Следователно уравнението на масовия дебит е
ṁ = ρAV
ṁ, или "m-точка", е обичайният символ за масовия дебит.
Проблеми с обемния дебит
Кажете, че ви е дадена тръба с радиус 0,1 м (10 см, около 4 инча) и ви е казано, че трябва да използвате тази тръба за източване на цял пълен резервоар за вода за по-малко от един час. Резервоарът е цилиндър с височина (з) от 3 метра и диаметър 5 метра. Колко бързо ще се нуждае потокът от вода, за да се движи през тръбата, в m3/ и, за да се свърши тази работа? Формулата за обема на цилиндъра е π_r_2з.
Уравнението на лихвата е Q = AV, а променливата, за която решавате, е V.
Първо, изчислете обема на водата в резервоара, не забравяйки, че радиусът е половин от диаметъра:
π × (2,5 m)2 × 3 m = 58,9 m3
След това определете броя секунди в час:
60 s / min × 60 min / hr = 3600 s
Определете необходимия обемен дебит:
Q = 58,9 m3/ 3600 s = 0,01636 m3/с
Сега определете района А на вашата дренажна тръба:
π × (0.1)2 = 0,0314 m2
Така от уравнението за обемния дебит, който имате
V = Q/А
= 0,01636 m3/ s ÷ 0,0314 m2
= 0,52 m / s = 52 cm / s
Водата трябва да бъде прокарана през тръбата с бърза, но правдоподобна скорост от около половин метър или малко над 1,5 фута, за секунда, за да се източи правилно резервоара.