Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Sådan beregnes Mass Flux

Et af de primære principper i studiet af statik og dynamik, især i væsker, er bevarelse af masse. Dette princip siger, at masse hverken er skabt eller ødelagt. Ved ingeniøranalyse forbliver mængden af ​​materiale inden for et forudbestemt volumen, som undertiden kaldes et kontrolvolumen, konstant som følge af dette princip. Masseflux er måling af mængden af ​​masse, der passerer ind eller ud af kontrolvolumenet. Den styrende ligning til beregning af masseflux er kontinuitetsligningen.

Definer styrevolumen. For eksempel er et fælles kontrolvolumen inden for luftfartsteknologi en vindtunneltest sektion. Dette er normalt enten en rektangulær eller cirkulær tværsnitskanal, som gradvist falder fra et større område til en mindre. Et andet navn til denne type kontrolvolumen er en dyse.

Bestem det tværsnitsareal, du måler massefluxen igennem. Beregningerne er lettere, hvis hastighedsvektorerne passerer gennem vinkelret på området, men det er ikke nødvendigt. For en dyse er tværsnitsarealet normalt indløb eller udløb.

Bestem hastigheden af ​​strømmen, der passerer gennem tværsnitsarealet. Hvis hastighedsvektoren er vinkelret, som i en dyse, skal du kun tage størrelsen af ​​vektoren.

vektor R = (r1) i + (r2) j + (r3) k størrelse R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

Bestem masseflowets massefylde ved tværsnitsarealet. Hvis strømmen er inkomprimerbar, vil densiteten være konstant hele vejen igennem. Hvis du ikke allerede har tætheden til rådighed, som det er almindeligt i teoretiske problemer, skal du muligvis bruge visse laboratorieudstyr som termoelementer eller pitotrør til at måle temperaturen (T) og trykket (p) på det punkt, du ønsker at måle masseflux. Derefter kan du beregne densiteten (rho) ved hjælp af den perfekte gasligning:

p = (rho) RT

hvor R er den perfekte gaskonstant, der er specifik for strømningsmaterialet.

Brug kontinuitetsligningen til at beregne massefluxen på overfladen. Kontinuitetsligningen kommer fra princippet om bevarelse af masse og er typisk givet som:

flux = (rho) * A * V

Hvor "rho" er densitet er "A" krydset sektionsareal, og "V" er hastighed ved overfladen, som måles. For eksempel, hvis du havde en dyse med en cirkulær indløb med en radius på 3 fod, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 kvadratfod. Hvis strømmen kører ved 12 ft /s, og du bestemmer densiteten for at være 0.0024 snegle /ft ^ 3, så er massefluxen:

0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 snegle /s

Klik for at udvide hele teksten