Съдържание
Според закона на Poiseuilles скоростта на потока през дължина на тръбата варира с четвъртата мощност на радиуса на тръбата. Това не е единствената променлива, която влияе на скоростта на потока; други са дължината на тръбата, вискозитетът на течността и налягането, на което се подлага течността. Законът за Poiseuilles предполага ламинарен поток, което е идеализация, която се прилага само при ниско налягане и малки диаметри на тръбите. Турбулентността е фактор в повечето приложения в реалния свят.
Законът Хаген-Пуазел
Френският физик Жан Леонард Мари Пуазей провежда серия от експерименти с течността на течността през началото на 19 век и публикува своите открития през 1842 г. Поазвей се приписва, че е заключил, че дебитът е пропорционален на четвъртата мощност на радиуса на тръбата, но немска хидравлика инженер Готилф Хаген вече беше постигнал същите резултати. Поради тази причина физиците понякога наричат връзката Пуазей, публикувана като закон Хаген-Пуазей.
Законът се изразява като:
Обемен дебит = π X разлика в налягането X радиус на тръбата 4 X течен вискозитет / 8 X вискозитет X дължина на тръбата.
F = πPr4 / 8nl
За да се изрази това отношение с думи: При дадена температура дебитът през тръба или тръба е обратно пропорционален на дължината на тръбата вискозитета на течността. Дебитът е пряко пропорционален на градиента на налягането и четвъртата мощност на радиуса на тръбата.
Прилагане на Закона за Пуазел
Дори когато турбуленцията е фактор, все още можете да използвате уравнението на Poiseuilles, за да получите сравнително точна представа за това как дебитът се променя с диаметъра на тръбата. Имайте предвид, че посоченият размер на тръба е мярка за нейния диаметър и се нуждаете от радиуса, за да приложите закона на Poiseuilles. Радиусът е половината от диаметъра.
Да предположим, че имате дължина на 2-инчова водна тръба и искате да знаете колко ще се увеличи дебитът, ако я замените с 6-инчова тръба. Това е промяна в радиус от 2 инча. Да приемем, че дължината на тръбата и налягането са постоянни. Температурата на водата също трябва да бъде постоянна, тъй като вискозитетът на водата се увеличава с намаляването на температурата. Ако всички тези условия са изпълнени, дебитът ще се промени с коефициент 24или 16.
Дебитът варира обратно на дължината, така че ако удвоите дължината на тръбата, като поддържате постоянен диаметър, ще получите приблизително половината вода през нея за единица време при постоянно налягане и температура.