Kako odrediti protok vode kroz cijev

Sadržaj

smjerovi
savjeti
Što vam je potrebno

Protok kroz cijev nastaje gravitacijom ili tlakom. Može biti laminarno (glatko) ili turbulentno (grubo). Metoda koja se koristi za određivanje protoka ili brzine protoka ovisi o svojstvima tekućine i karakteristikama kanala kanala. Najjednostavnija brzina protoka za izračun je voda koja teče ravnomjerno kroz napola napunjenu cijev na fiksnom nagibu, s fiksnim promjerom bez dodatnog pritiska izvan atmosfere. Ujednačen protok ima stalnu dubinu. Protočna cijev na ovaj način se smatra otvorenim kanalom i Chezy-Manningova jednadžba se može koristiti za izračunavanje brzine protoka. Sva mjerenja treba pretvoriti u metara.

smjerovi

Protok plastične cijevi (slika cjevovoda ribnjaka chrisharvey iz Fotolia.com)

Izmjerite dubinu protoka (d) u cijevi. To je udaljenost od površine vode do dna kružne cijevi, na najnižoj točki. Držite ravnalo ili traku okomito na kosinu cijevi. Izmjerite unutarnji promjer (D) cijevi držeći kraj mjerne trake na najnižoj točki i protežući se na suprotnu stranu kružnog presjeka. Kao primjer koristeći sljedeće jednadžbe, možemo koristiti dva metra za dubinu toka (d) i 1,5 m unutarnjeg promjera (D). Polumjer je pola promjera, tako da je radijus cijevi 0,7 m.
Odredite nagib cijevi mjerenjem pada nadmorske visine iznad udaljenosti. Pad visine je udaljenost koju protok protječe na vertikalnoj osi okomitoj na ravnu površinu. Može se koristiti i alat za mjerenje nagiba, jer u suprotnom konstrukcijska razina od 1,8 metara i mjerna traka dobro funkcioniraju. Stavite kraj razine na vrh cijevi i poravnajte na gornju razinu cijevi. Povećajte ili smanjite plutajući vrh razine dok indikator ne pročita razinu. Izmjerite udaljenost između dna plutajućeg kraja razine do vrha cijevi držeći izmjerenu traku okomito na ravninu. Ta se mjera naziva "uskrsnuće". Budući da je korištena razina od 1,8 metara, "trčanje" je 1,8 metara. Nagib se izračunava dijeljenjem "trčanja" s "uzlaznim". Na primjer, ako je povećanje 0,15 metara, nagib se može izračunati: S = "porast" / "trčanje" = 0,15 m / 1,8 m = 0,015 = 1,5%. Nagib je 0,015. U postocima je nagib cijevi 1,5%.
Skicirajte presjek cijevi, uključujući protok vode, i označite njezina mjerenja. Izračunajte ovlaženi perimetar, P, cijevi. To je udaljenost duž unutarnjeg perimetra cjevovoda koji je pod vodom. Ta udaljenost tvori luk i može se riješiti množenjem radijusa cijevi s kutom koji nosi. Drugi način razmišljanja o ponašanom kutu je kut razmaka između luka. Jednadžba za tu udaljenost izgleda ovako: P =? r, gdje? = kuta kosine luka u radijanima i r = radijus cijevi.
Označite središte cijevi u svojoj skici i nacrtajte dvije linije zraka od središta cijevi tako da se površina vode susreće sa zidom. Kut, u radijanima, označen između ove dvije zračne linije, može se koristiti za izračunavanje ovlaženog perimetra. To je središnji kut, koji se može izračunati pomoću sljedeće jednadžbe. Ova jednadžba je različita ako je cijev više od polovice puna. Pa? = 2 lukova ((r - d) / r), s d = dubina protoka i r = radijus cijevi. U primjeru? = 2 lukova (0,7 m - 0,6 m) / 0,7 m) = 0,14 radiana. Zapamtite da je kosinusni luk isti kao inverzni kosinus ili cos ^ -1.
Riješite jednadžbu za mokri perimetar (P), koristeći kut središnje zrake i cijevi. Pogledajte ovu jednadžbu riješenu u nastavku kao primjer: P =? R = 0,14 radijana * 0,7 metara = 0,1 metara.
Označite područje protoka (A) u skici. To je cijelo područje koje zauzima voda. Geometrijski oblik područja naziva se sektor, a formula za pronalaženje tog područja je A = (r ^ 2 (-? Sin)?) / 2, gdje je r = radijus cijevi, = središnji kut. Pogledajte ovu jednadžbu riješenu u nastavku za primjer: A = (r ^ 2 (? - sin?)) / 2 = (0,7 ^ 0,6 m * (0,14 - sin (0,14)) / 2 = 2,2 četvornih metara.
Izračunajte hidraulički radijus (R) ili omjer između područja protoka i vlažnog perimetra koristeći jednadžbu R = A / P, gdje je A = područje protoka i P = mokri perimetar. Pogledajte sljedeću jednadžbu za primjer: R = A / P = 2,2 kvadratna metra / 2m = 0,3 metra.
Odredite koeficijent Manningove hrapavosti za materijal cijevi. Što je materijal teži, to je više trenja u vodi, a time i niži protok. Ovaj koeficijent uzima to u obzir pri izračunu protoka. Manningov koeficijent hrapavosti može se naći u većini referentnih priručnika za građevinarstvo. Neke od uobičajenih vrijednosti su 0,013 za beton, 0,009 za PVC i 0,024 za valoviti čelik. Na primjer, vrijednost 0,013 označava betonsku cijev.
Koristite Chezy-Manningovu jednadžbu kako biste riješili tok. Ova jednadžba je kombinacija Chezy jednadžbe i Manningove jednadžbe. Redovito se koristi u građevinarstvu za izračunavanje brzine protoka kroz cijev. Vrijednost protoka (Q) iznosi u kubnim metrima u sekundi. Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S), gdje Q = brzina protoka, n = koeficijent hrapavosti rukovoditelja, a = područje protoka, R = hidraulički radijus i S = nagib cijevi. Pogledajte ovu jednadžbu riješenu u nastavku za primjer: Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (? S) = (1.49 / 0.013) * (2.2 kvadratnih metara) * 0,3 ((2/3) metara (.05) = 60 kubnih metara u sekundi.
Provjerite matematiku pomoću kalkulatora. Protok (Q) je u kubnim metrima u sekundi. U primjeru, to znači 60 kubnih metara vode koja izlazi iz cijevi svake sekunde.

savjeti

Brzina se može izračunati iz protoka i površine pomoću jednadžbe V = Q / A. Za velike udaljenosti, promjenu visine treba mjeriti pomoću razine geodeta i šipke. Chezy-Manningova jednadžba malo se razlikuje za metričke mjere: (s) = Q (1.00 / n) (A) (R (2/3)) [m ^ 3 / s].