Taxa de fluxo volumétrico: 7 conceitos importantes

• Taxa de fluxo de volume
• Equação da taxa de fluxo volumétrico
• Símbolo de vazão volumétrica
• Unidades de vazão volumétrica
• Taxa de fluxo volumétrico para taxa de fluxo de massa
• Taxa de fluxo volumétrico para velocidade
• Taxa de fluxo volumétrico para taxa de fluxo molar
• Perguntas Frequentes:

Taxa de fluxo de volume

A taxa de fluxo volumétrico (taxa de fluxo volumétrico, taxa de fluxo de fluido) é definida como o volume de fluido passado por unidade de tempo através de um corpo de fluxo de fluido, como tubos, canal, canal de rio, etc.); Na hidrometria, é reconhecido como descarga.

Geralmente, a taxa de fluxo de volume é indicada pelo símbolo Q ou V. A unidade SI é m³/s. Os centímetros cúbicos por minuto também são usados ​​como unidade de vazão volumétrica em vazões de pequena escala.

A vazão volumétrica também é medida em pés³/s ou galão/min.

A vazão volumétrica não é semelhante ao fluxo volumétrico, conforme entendimento da lei de Darcy e mostrado pelo símbolo q, as unidades de m³/ (m²·s), isto é, m·s^-1(velocidade). No cálculo, a integração do fluxo sobre a área calcula a vazão volumétrica.

Entretanto, é uma quantidade escalar, pois é apenas a derivada temporal do volume. A variação nos fluxos de volume através de uma área seria zero para uma situação de fluxo em estado estacionário.

Equação da taxa de fluxo volumétrico

A taxa de fluxo volumétrico expressa o volume que essas moléculas em um fluxo de fluido ocupam em um determinado tempo.

Q (V) = A v

A equação dada só é válida para secções transversais planas. Geralmente, em superfícies curvas, as equações acabam sendo integrais de superfície.

Q (V) = vazão volumétrica (em m³/s), l/s, l/min (LPM)

A – Área da seção transversal de tubo ou canal (m²)

v – Velocidade (m/s, m/min, fps, fpm etc.

Como os gases são compressíveis, volumétricos as taxas de fluxo podem mudar substancialmente quando submetidas à pressão ou variações de temperatura; por isso é importante projetar equipamentos ou processos térmicos e processos químicos.

Símbolo de vazão volumétrica

O símbolo da vazão volumétrica é dado como V ou Q

Unidades de vazão volumétrica

A unidade de vazão volumétrica é dada como (em m³/s), l/s, l/min (LPM), cfm, gpm

Taxa de fluxo volumétrico para taxa de fluxo de massa

A variação entre fluxo de massa e fluxo volumétrico está relacionada à densidade do que você está movendo. Nós nos concentramos em qual deles focamos é determinado pela preocupação do problema. Por exemplo, se estivermos desenvolvendo um sistema para uso em um hospital, ele poderá ser a movimentação de água ou de sangue. Como o sangue é mais denso que a água, o mesmo fluxo volumétrico resultaria em um fluxo de massa maior se o fluido fosse sangue do que se fosse água. Por outro lado, se o fluxo resultasse na movimentação de uma quantidade específica de massa em um tempo específico, mais água seria movida do que sangue.

Taxa de fluxo volumétrico para velocidade

Se virmos a unidade de fluxo volumétrico, é m³/s, e a unidade de velocidade é m/s. Portanto, se quisermos converter a vazão volumétrica em velocidade. Dividimos a vazão volumétrica pela área da seção transversal da qual o fluido está fluindo. Aqui, temos que pegar a área de uma seção transversal de um tubo do qual o líquido está fluindo.

Resumindo, se quisermos determinar a velocidade do fluxo volumétrico, temos que dividir o fluxo volumétrico pela área da seção transversal do tubo ou duto de onde ele flui.

Unidade de fluxo volumétrico m³/s

Unidade de área m²

Unidade de velocidade =

Unidade de velocidade =(m^3/s)/m^2 =m/s

Taxa de fluxo volumétrico para taxa de fluxo molar

Você sabe que a taxa de fluxo molar (n) é definida como não. de moles em uma solução/mistura que passam pelo ponto de medição por unidade de tempo

Considerando que a taxa de fluxo volumétrico (V) é o volume de fluido que passa pelo ponto de medição por unidade de tempo.

Ambos estão conectados por uma equação

? (densidade do fluido) = n/V

Perguntas Frequentes:

O que se entende por taxa de fluxo?

Vamos primeiro saber que existem dois tipos de quociente de vazãos: massa e volumétrico.

Ambas as taxas de fluxo são usadas para saber quanto fluido passa através de uma seção de tubo por unidade de tempo. O taxa de fluxo de massa mede a massa que flui e a vazão volumétrica mede o volume do fluido que flui.

Se o fluido for de natureza incompressível, como a água líquida em condições normais, ambas as quantidades são proporcionais, empregando a densidade do fluido.

Essas taxas de fluxo são úteis em muitos fluido importante cálculos de dinâmica, por isso estou encantado com uma das aplicações: equação de continuidade.

A equação da continuidade afirma que em um tubo com paredes impermeáveis ​​onde flui um fluido incompressível, o vazão volumétrica é constante em todas as seções do tubo.

Cálculo da vazão usando pressão

Em casos como bicos de fluxo, venturi e orifício, o fluxo depende de ΔP (P1-P2) pela equação:

Q = C_D π/4 D2² [2(P1-P2) /ρ(1 – d⁴)]^1/2

Onde quer que:

Q  -> fluxo em m³/s

C_D -> coeficiente de descarga = A₂/A₁

P₁ e P₂ -> em N/m²

ρ ->  densidade do fluido em unidade kg/m³

D2 –> O diâmetro interno dos bicos (em m)

D1 ->  O diâmetro do tubo de entrada e saída (em m)

e d = relação diâmetro D2/D1

Posso adicionar duas vazões volumétricas diferentes do mesmo gás que vieram de dois tubos diferentes e foram medidas em condições diferentes?

Se considerarmos diversas situações, a resposta é sim. Vamos ver quais são essas situações? A pressão na tubulação deve ser relativamente mínima. Não há mudança na densidade devido à variação da pressão. O dispositivo de medição de vazão deve ser instalado longe da junção do tubo para evitar interferência na pressão de retorno.

Quando ocorreria a vazão volumétrica máxima através de uma bomba e por quê?

Se considerarmos uma bomba centrífuga, a vazão volumétrica da bomba é diretamente proporcional à velocidade do impulsor e a um cubo do diâmetro do impulsor. Portanto, se aumentarmos a velocidade de uma determinada bomba, obteremos uma vazão alta. Caso contrário, se nos concentrarmos no diâmetro, podemos instalar uma bomba grande para obter uma vazão alta. Também é possível obter uma vazão elevada instalando várias bombas em paralelo. Lembre-se que cada bomba deve desenvolver a mesma altura manométrica na descarga; caso contrário, poderá ocorrer refluxo para outra bomba.

Mas todas essas soluções são baseadas em considerações teóricas. Se você pretende fazer isso em uma planta real, então deve haver muitas restrições que você deve considerar!

Por exemplo, você deve considerar o custo de uma bomba, o consumo de espaço, etc.

Como você converte uma vazão molar em uma vazão volumétrica?

Ambos estão conectados por uma equação

? (densidade do fluido) = n/V

Por que é que a vazão volumétrica de entrada não é igual à de saída em condições de estado estacionário?

Se o fluxo for incompressível e sem reação, então pode ser possível que o fluxo volumétrico não seja o mesmo que na entrada e na saída. Outra pode ser que a lei da conservação da massa tenha que ser cumprida.

Existe uma relação entre pressão e vazão volumétrica no ar?

Para essa relação podemos procurar a “relação Hagen-Poiseuille”, a vazão do tubo está relacionada ao tamanho do tubo, as propriedades do fluido e ΔP foram explicadas.

É derivado das equações de Navier-Stokes, portanto é um equilíbrio de momento.

∆P=128μLQ/(πd^4 )

ΔP é a queda de pressão [Pa]

μ é a viscosidade do fluido [Pa⋅s]

L igual ao comprimento do tubo [m]

Q será a vazão volumétrica em [m3/s]

d é o diâmetro do tubo [m]

Por que a altura manométrica de uma bomba diminui com a vazão volumétrica?

Na verdade, é mais fácil visualizar se você trocá-los. Como a cabeça que o bomba tem que funcionar contra diminui, o volume que descarrega aumenta (para uma bomba centrífuga a uma determinada velocidade).

Essencialmente, a bomba transmite energia ao fluido a uma taxa fixa (ignorando a eficiência por um momento). Essa energia pode ser produzida como energia potencial (carga) ou energia cinética (vazão volumétrica), ou qualquer combinação até a quantidade total de energia.

É semelhante a empurrar um peso pesado rampa acima. Quanto mais íngreme for a rampa, menos peso você poderá fazer para flexioná-la.      

Qual é a diferença entre fluxo volumétrico e velocidade no fluxo de meio poroso?

Fluxo volumétrico é o volume de fluido fluindo através de uma superfície unitária em unidade de tempo, enquanto velocidade é a distância percorrida pelo fluido a partir de pontos de tempo de duas unidades.

A unidade de fluxo volumétrico e velocidade é a mesma.

No caso de um meio poroso, o fluxo volumétrico será menor ou igual (menos provável que seja igual) à velocidade do fluxo, dependendo da porosidade do meio.

A cachoeira que desce por um tubo vertical acelera em g? Quero calcular a vazão volumétrica de água no fundo de um tubo vertical de 85 m de altura?

Depende do fator de atrito do tubo. O fator de atrito depende da rugosidade do tubo e do número de Reynold. O atrito é a resistência ao fluxo de água. Isso significa que o atrito está reduzindo a aceleração. Se considerarmos que o atrito é zero, então a aceleração é igual a g.

Um fluxo contínuo de água seria estabelecido ao longo do tubo. Assim, não importaria, pois a velocidade média seria a mesma que no topo do tubo ou no meio do caminho.

Se você deseja calcular a vazão volumétrica de água na parte inferior do tubo, é necessário calcular a velocidade e multiplicar pela área da seção transversal do tubo.

se ignorarmos o atrito, a velocidade média na parte inferior é dada por

v = √2gh

A perda de energia pode ser encontrada no diagrama temperamental.

Como uma válvula afeta a vazão volumétrica sem violar a conservação da massa?

Como sabemos, a vazão volumétrica é a multiplicação da velocidade e da área da seção transversal a partir da qual o fluxo está fluindo. No caso da válvula, a área da seção transversal é afetada. A mudança na área da seção transversal varia com a velocidade do fluido que flui, mas a vazão volumétrica geral permanece a mesma. O princípio da conservação da massa é satisfeito. De acordo com o princípio de Bernoulli, sabemos que a redução da energia cinética da área da seção transversal é convertida em energia de pressão.

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Dr.

Sou Deepak Kumar Jani, estou fazendo doutorado em Energia Mecânica-Renovável. Tenho cinco anos de docência e dois anos de experiência em pesquisa. Minha área de interesse é engenharia térmica, engenharia automobilística, medição mecânica, desenho de engenharia, mecânica de fluidos, etc. Eu registrei uma patente sobre “Hibridização de energia verde para produção de energia”. Publiquei 17 artigos de pesquisa e dois livros.
Estou feliz por fazer parte do Lambdageeks e gostaria de apresentar um pouco da minha experiência de forma simplista aos leitores.
Além dos estudos e da pesquisa, gosto de passear pela natureza, capturá-la e criar consciência sobre a natureza entre as pessoas.
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