Débit volumétrique

Nous expliquons ce qu'est le débit volumétrique, comment le calculer et les facteurs qui l'affectent

Le débit volumétrique dépend de la zone de la section transversale A et de la vitesse du fluide V. Source: Mikerun, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Qu'est-ce que le flux volumétrique?

Il débit volumétrique Il permet de déterminer le volume de liquide qui traverse une section du conduit et offre une mesure de vitesse avec laquelle le fluide se déplace par le même. Par conséquent, sa mesure est particulièrement intéressante dans les domaines aussi divers que l'industrie, la médecine, la construction et la recherche, entre autres.

Cependant, la mesure de la vitesse d'un liquide (soit un liquide, un gaz ou un mélange des deux) n'est pas aussi simple que la vitesse de déplacement d'un corps solide peut être à mesurer. Par conséquent, il arrive que pour connaître la vitesse d'un fluide, il est nécessaire de connaître son flux.

De ce problème et de bien d'autres liés aux fluides, la branche de la physique connue sous le nom de mécanique des fluides. L'écoulement est défini comme la façon dont une section d'un conduit traverse, c'est déjà un pipeline, un pipeline, une rivière, un canal, une circulation sanguine, etc., en tenant compte d'une unité temporaire.

Habituellement, le volume dans lequel une certaine zone dans une unité de temps est calculée, également appelée flux volumétrique. La masse ou le débit massique qui traverse une zone déterminée à un moment spécifique est également définie, bien qu'elle soit utilisée moins fréquemment que le flux volumétrique.

Comment le flux volumétrique est-il calculé?

Le flux volumétrique est représenté par la lettre Q. Pour les cas dans lesquels le flux se déplace perpendiculairement à la section du conducteur, il est déterminé avec la formule suivante:

Q = a = v / t

Dans cette formule A, c'est la section du conducteur (c'est la vitesse moyenne que le fluide a), V est le volume et le temps T. Car dans le système international, la zone ou la section du conducteur est mesurée en m² Et la vitesse en m / s, l'écoulement est mesuré m³/.

Peut vous servir: 21 événements importants de la physique

Pour les cas dans lesquels la vitesse du déplacement du fluide crée un angle θ avec la direction perpendiculaire à la section de surface A, l'expression pour déterminer l'écoulement est la suivante:

Q = a cos θ

Ceci est cohérent avec l'équation précédente, car lorsque l'écoulement est perpendiculaire à la zone A, θ = 0 et, par conséquent, cos θ = 1.

Les équations ci-dessus ne sont vraies que si la vitesse du fluide est uniforme et si la section de la section est plate. Sinon, le flux volumétrique est calculé par l'intégrale suivante:

Q = ∫∫_s V D S

Dans cette DS intégrale, c'est le vecteur de surface, déterminé par l'expression suivante:

Ds = n ds

Là, n est le vecteur d'unité normal à la surface du conduit et ds un élément de surface différentielle.

Équation de continuité

Une caractéristique des fluides incompressibles est que la masse du liquide est conservée au moyen de deux sections. C'est pourquoi l'équation de continuité est remplie, ce qui établit la relation suivante:

ρ₁ POUR₁ V₁ = ρ₂ POUR₂ V₂

Dans cette équation ρ est la densité du fluide.

Pour les cas de régimes en flux permanent, dans lequel la densité est constante et, par conséquent, il est accompli que ρ₁ = ρ₂, Il est réduit à l'expression suivante:

POUR₁ V₁ = A₂ V₂

Cela équivaut à affirmer que le flux est préservé et, par conséquent:

Q₁ = Q₂.

D'après l'observation de ce qui précède, il s'ensuit que les fluides accélèrent lorsqu'ils atteignent une section plus étroite d'un conduit, tandis qu'ils réduisent leur vitesse lorsqu'ils atteignent une section plus large d'un conduit. Ce fait a des applications pratiques intéressantes, car elle permet de jouer avec la vitesse de déplacement d'un fluide.

Peut vous servir: particules subatomiques

Principe de Bernoulli

Le principe de Bernoulli détermine que pour un liquide idéal (c'est-à-dire un fluide qui n'a ni viscosité ni frottement) qui se déplace dans un régime de circulation à travers un canal fermé est réalisé que son énergie reste constante tout au long de son déplacement.

En fin de compte, le principe de Bernoulli n'est rien d'autre que la formulation de la loi sur la conservation de l'énergie pour l'écoulement d'un fluide. Ainsi, l'équation de Bernoulli peut être formulée comme suit:

H + V² / 2g + p / ρg = constante

Dans cette équation, H est la hauteur et G est l'accélération de la gravité.

Dans l'équation de Bernoulli, l'énergie d'un liquide est prise en compte à tout moment, énergie composée de trois composants.

• Un composant cinétique qui comprend de l'énergie, en raison de la vitesse à laquelle le fluide se déplace.
• Un composant généré par le potentiel gravitationnel, en raison de la hauteur à laquelle le fluide est situé.
• Un composant d'énergie de débit, qui est l'énergie d'un fluide en raison de la pression.

Dans ce cas, l'équation de Bernoulli est exprimée comme suit:

H ρ g + (v² ρ) / 2 + p = constante

Logiquement, dans le cas d'un fluide réel, l'expression de l'équation de Bernoulli n'est pas remplie, car dans le déplacement du liquide, il y a des pertes de friction et il est nécessaire de recourir à une équation plus complexe.

Ce qui affecte le flux volumétrique?

Le flux volumétrique sera affecté s'il y a une obstruction dans le conduit.

Peut vous servir: Réfraction légère: éléments, lois et expérience

De plus, le débit volumétrique peut également changer par effet de la température et de la température de la variation de la pression et de la pression à laquelle il est.

Méthode simple pour mesurer le débit volumétrique

Une méthode vraiment simple pour mesurer l'écoulement volumétrique consiste à laisser un fluide s'écouler dans un réservoir de mesure pendant une certaine période de temps.

Cette méthode n'est généralement pas très pratique, mais la vérité est qu'il est extrêmement simple et très illustratif de comprendre le sens et l'importance de connaître le flux d'un fluide.

De cette façon, le fluide peut s'écouler dans un réservoir de mesure pendant une période de temps, le volume accumulé est mesuré et le résultat obtenu entre le temps écoulé est divisé.

Les références

1. Débit (fluide) (n.d.).  À Wikipedia. Récupéré de es.Wikipédia.org.
2. Débit volumétrique (n.d.).  À Wikipedia. Récupéré de.Wikipédia.org.
3. Ingénieurs Edge, LLC. "Équation de débit volumétrique fluide". Ingénieurs de bord
4. Mott, Robert (1996). "1". Mécanique des fluides appliqués (4e édition). Mexique: Pearson Education.
5. Batchelor, G.K. (1967). Une introduction à la dynamique des fluides. la presse de l'Universite de Cambridge.
6. Landau, L.D.; Lifshitz, E.M. (1987). Mécanique des fluides. Cours de physique théorique (2e éd.). Presse à pergamon.