כיצד לקבוע את זרימת המים דרך צינור

וִידֵאוֹ: water flowrate calculation through pipe

תוֹכֶן

הוראות
איך
מה שאתה צריך

הזרימה דרך הצינור מתרחשת על ידי כוח הכבידה או הלחץ. זה יכול להיות למינרי (חלקה) או סוער (מחוספס). השיטה המשמשת לקביעת הזרימה או קצב הזרימה תלויה במאפייני הנוזל ובמאפייני תעלת הצינור. קצב הזרימה הפשוט ביותר לחישוב הוא מים זורמים אחיד דרך צינור מלא למחצה בשיפוע קבוע, עם קוטר קבוע ללא לחץ נוסף מעבר לאווירה. זרימה אחידה יש עומק קבוע. צינור זרימה בדרך זו נחשב ערוץ פתוח משוואת Chezy-Manning ניתן להשתמש כדי לחשב את קצב הזרימה. כל המדידות צריך להיות מומר מטרים.

הוראות

תזרים של צינור פלסטיק (בריכה צינור התמונה על ידי chrisharvey מ Fotolia.com)

למדוד את עומק הזרימה (ד) בצינור. זהו המרחק בין פני המים לתחתית של צינור עגול, בנקודה הנמוכה ביותר. שמור את השליט או הקלטת בניצב את השיפוע של הצינור. מדוד את הקוטר הפנימי (D) של הצינור על ידי שמירה על קלטת של סרט מדידה בנקודה הנמוכה ביותר שלה ומשתרע לצד הנגדי של חתך עגול. כדוגמה באמצעות המשוואות הבאות, אנו יכולים להשתמש בשני מטרים לעומק הזרימה (ד) ו 1.5 מטר של קוטר פנימי (D). הרדיוס הוא חצי קוטר, כך רדיוס של הצינור הוא 0.7 מ '.
קביעת המדרון של הצינור על ידי מדידת הירידה בגובה מעל למרחק. גובה הנפילה הוא המרחק שהזרימה זורמת על ציר אנכי מאונך למשטח שטוח. כלי ההטיה יכול לשמש גם, אחרת רמת הבנייה של 1.8 מטר ואת סרט מדידה עובד היטב. מניחים את קצה הרמה בחלק העליון של הצינור וליישר לרמה העליונה של הצינור. להגדיל או להקטין את קצה צף של רמת עד מחוון קורא את הרמה. למדוד את המרחק בין החלק התחתון של הקצה הצף של הרמה אל החלק העליון של הצינור שמירה על קלטת נמדדת בניצב למישור. מדד זה נקרא "עלייה". בגלל גובה 1.8 מטר שימש, "לרוץ" הוא 1.8 מטר. המדרון מחושב על ידי חלוקת "לרוץ" על ידי "עולה". לדוגמה, אם הגידול הוא 0.15 מטר, המדרון ניתן לחשב: S = "עלייה" / "לרוץ" = 0.15 מ '/ 1.8 מ' = 0.015 = 1.5%. המדרון הוא 0.015. במונחים של אחוז, המדרון של הצינור הוא 1.5%.
לשרטט את החתך של הצינור, כולל זרימת מים, ואת התווית המדידות שלה. חישוב שטח הרטוב, P, של הצינור. זהו המרחק לאורך המערכת הפנימית של הצינור הנמצא מתחת למים. מרחק זה יוצר קשת, וניתן לפתור אותו על ידי הכפלת רדיוס הצינור בזווית שהוא נושא. דרך נוספת לחשוב על זווית ההתנהגות היא זווית פערי הקשת. המשוואה למרחק זה נראית כך: P =? ייצור, היכן? = זווית שיפוע של קשת ב radians ו r = רדיוס של הצינור.
סמן את מרכז הצינור שבסקיצה שלך וצייר שתי שורות של קרן ממרכז הצינור, כך שמשטח המים פוגש את הקיר. הזווית, ברדיאנים, המסומנים בין שתי קווים אלה משמשים לחישוב ההיקף הרטוב. זוהי הזווית המרכזית, אשר ניתן לחשב באמצעות המשוואה הבאה. משוואה זו שונה אם הצינור הוא יותר ממחצית מלא. אז = 2 קשתות (r - d) / r), עם עומק זרימה d ו- r = רדיוס הצינור. בדוגמה ,? = 2 קשתות (0.7 מ '- 0.6 מ') / 0.7 מ ') = 0.14 רדיאנים. זכור כי arc cosine זהה הקוסינוס ההפוך, או cos ^ -1.
לפתור את המשוואה עבור המערכת הרטובה (P), באמצעות זווית של קרן המרכזית ואת הצינור. ראה משוואה זו נפתרת להלן כדוגמה: P = R = 0.14 radians * 0.7 מטר = 0.1 מטר.
סמן את אזור הזרימה (A) בסקיצה שלך. זה כל השטח שנכבש על ידי מים. הצורה הגיאומטרית של האזור נקראת המגזר והנוסחה למציאת אזור זה היא A = (r ^ 2 (-? Sin)?) / 2, כאשר r = רדיוס הצינור, = הזווית המרכזית. ראה משוואה זו נפתרת להלן עבור הדוגמה: A = (r = 2 (? - sin?)) / 2 = (0.7 ^ 0.6m * (0.14 - חטא (0.14)) / 2 = 2.2 מ"ר.
חישוב הרדיוס ההידראולי (R) או היחס בין אזור הזרימה לבין המערכת הרטובה באמצעות המשוואה R = A / P, כאשר אזור הזרימה = ו- P = השטח הרטוב. ראה משוואה זו נפתרת להלן עבור הדוגמה: R = A / P = 2.2 מ"ר / 2m = 0.3 מטר.
קבעו את מקדם החספוס של מנינג לחומר הצינור. ככל שהחומר קשה יותר, כך החיכוך יותר במים, ולכן הזרימה נמוכה יותר. מקדם זה לוקח זאת בחשבון לצורך חישוב הזרימה. מקדם מחוספס מאנינג ניתן למצוא ברוב ספרי ההתייחסות הנדסה אזרחית. כמה ערכים משותפים הם 0.013 עבור בטון, 0.009 עבור PVC ו 0.024 עבור גלי פח. לדוגמה, ערך של 0.013 מציין צינור בטון.
השתמש במשוואה Chezy-Manning כדי לפתור את הזרימה. משוואה זו היא שילוב של משוואת חזי ומשוואת מאנינג. הוא משמש באופן קבוע בהנדסה אזרחית כדי לחשב את קצב הזרימה דרך צינור. הערך של קצב הזרימה (Q) הוא מטר מעוקב לשנייה. Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (S), כאשר Q = קצב הזרימה, n = מקדם החספוס של מאנינג, אזור זרימה = R = רדיוס הידראולי S = מדרון של הצינור. ראה משוואה זו נפתרת להלן עבור הדוגמה: Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (S) = (1.49 / 0.013) * (2.2 מ"ר) * 0.3 ^ (2/3) מטר (.05) = 60 מ"ק לשנייה.
בדוק את המתמטיקה באמצעות מחשבון. קצב הזרימה (Q) הוא מטר מעוקב לשנייה. בדוגמה, זה אומר 60 מטרים מעוקבים של מים יוצא הצינור בכל שנייה.

איך

ניתן לחשב את המהירות מזרימת הזרימה והאזור באמצעות המשוואה V = Q / A. למרחקים ארוכים יש למדוד את גובה הגבהים באמצעות מפלס מודד ומוט. משוואת חזי-מאנינג שונה במקצת למדידות מטריות: (s) = Q (1.00 / n) (A) (R (2/3)) [m ^ 3 / s].