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質量保存則と流量率測定

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質量保存の法則、多くの機械システム工学のコントロール ボリューム アプローチと共に使用するよく知られている物理的な原則であります。質量保存則のコントロール ボリュームの解析、ダム、浄水場、配水システムなど大規模な水理構造物の流量を推定する便利です。このメソッドは通常、システムでエンジニアの支配的な物質交換のアイデアを与えるための第一歩として適用されます。出口バルブ、たとえば、ダムの顔を介して構築は水の流れを制御する使用します。質量は保存されているので、操縦翼面との囲まれたボリューム内の質量変化率を純の質量流束はバランスでなければなりません。このビデオでは、質量保存則流量計として平滑筋の収縮を調整するボリューム方式を適用する方法を示します。

線形運動量保存則の制御ボリューム法の一般原則は、私たちの前のビデオで説明しました。ここでは、我々 は質量保存の法則のこのアプローチを示しています。摂取量で平滑筋の収縮と遠心ファンから成る回路図で流路を検討してください。質量保存の法則のコントロール ボリュームの解析はどのように私たちのシステムに適用ですか。まず、想像上の閉じた表面、流れの領域を含むコントロール ボリュームを定義するのと呼ばれる制御面を見てみましょう。次に、質量保存の法則の一般的な方程式を書いてみましょう。方程式の最初の言葉は、コントロール ・ ボリュームに大質量の変化の割合を表します。私たちのコントロール ボリューム内の流れは安定したので、この言葉は我々 の場合にゼロです。コントロール ・ ボリューム収縮への取り付けは、方程式の二学期が簡素化します。これはコントロールのサーフェイスを質量の net のフラックスです。当社のシステムの質量は 1 つは、ポートを介してコントロール ・ ボリュームに流し込まれ、ポート 2 をボリュームの葉します。収縮、に沿って流体密度を一定と仮定すると、流体の速度と単位面積ベクトル間の内積を解く方程式をさらに簡素化します。質量は保存されているので、質量流束は両方のポートを通じて同じです。次に、指定されたポートを介して体積流量と質量流束を知ること、ポートの平均速度が得られます。非粘性流体のポート速度 2 で一定であるポートのセクション。この速度は、中央の流線に沿ってベルヌーイの式を使用して計算できます。ベルヌーイの式を確認する場合に、前のビデオを見ることができます。ポート 1 つの流体の圧力は、大気圧です。我々 はまたそれが外部の静止環境に十分近いので、ポート 1 での流体の速度はゼロであることと仮定します。[ポート速度非粘性流体の 2 つこの式によって与えられます。速度プロファイルは不均質です。現実には、境界層の成長のための固体壁近傍流体が流れるとき、境界と接触する流体には壁の速度が想定しています。壁からの距離が増加するにつれて流速を無料ストリームの速度に到達するまで徐々 に回復します。壁近傍の速度変化のこの地域は境界層と呼ばれる、粘度の操作により起こる。この効果のために、理想的な推定は、流出係数を利用した測定実験と比較されます。円形のポート、この例で使用しているもの我々 は流路に放射状の速度のプロフィールを知っている場合この係数が計算できます。ピトー静圧プローブを用いた流速分布を測定できます。ピトー静圧プローブの動作原理を確認する場合に、私たちの前のビデオを見ることができます。ピトー管は、流体中の任意の時点で 2 つのコンポーネントを持っている全圧を検出、停止する流れをもたらす: 静的コンポーネント、および動的コンポーネント。壁に静的プローブ静圧だけの感覚します。所定の位置に速度の 2 つのポートでベルヌーイの式を適用するパイプ内で r を決定できます。パイプの径方向の座標に沿ってピトー管を調べることによって、圧力トランスデューサー、圧力差を測定することによって、流速分布が得られます。最後に、2 番目のトランスデューサーで測定した通路の断面積と圧力差と流量係数を使用して、2 つのポート間で流量を決定できます。質量保存則のコントロール ボリューム メソッドを使用して、フロー システムを分析する方法を理解すると、流路を調整し、その排出係数を決定するこのメソッドを適用しましょう。

実験を始める前に研究室と施設内の機器のレイアウトを確認します。まず、メイン スイッチをチェックすることによって、施設内の流れがないことを確認します。Jet の蓋に覆われていることを確認します。'原則' セクションで説明した図に従ってデータ集録システムの設定を開始します。トラバースのピトー管に最初の圧力トランスデューサーの正のポートを接続します。吸気通路の静的プローブと探触子の負のポートを接続します。したがって、あなたは、直接、圧力差 PT - P2 この圧力トランスデューサーの読むを与えます。ボルトからパスカルへの探触子の変換を記録します。次を使用して 2 番目の圧力トランスデューサーの正のポートを接続 T 接続を利用したピトー管。大気中に探触子は、オープンの負出港します。この圧力トランスデューサーの読書では、差圧を与えます。パスカルにボルトから探触子の変換係数を記録します。定規で流れ通過半径を測定します。また国立気象サービスのウェブサイトから大気圧および温度をあなたの場所のデータを収集します。2 つの圧力変換器の変換係数の値と共にパラメーター テーブルにこれらの値を記録します。今、100 ヘルツ、5 秒のデータを取得するために 500 サンプルの合計の割合でサンプルにデータ集録システムを設定します。データ集録システムのチャンネル 0 は最初の圧力トランスデューサーに対応していることを確認します。パスカルの直接圧力の測定値を持っているシステムに変換係数を入力します。今、2 番目の圧力変換器の変換係数を入力、この圧力トランスデューサーは、データ集録システムの 1 つのチャンネルに対応していることを確認します。管の壁に触れるところでその旅行の終わりにピトー プローブを設定します。プローブは、直径 2 ミリメートルは、放射状の座標距離の壁 1 ミリで最初の測定を行います。

データ集録システムの設定フロー機能をオンに。データ集録を開始する準備が整いました。デジタルマルチメータを使用して 2 番目の圧力トランスデューサーの読書を記録します。圧力単位変換係数を用いたボルトからこの値を変換、パラメーター テーブルに記録。ピトー管の現在の位置、データ集録システムを使用して最初のトランスデューサーによって与えられた圧力差を記録します。[結果] テーブルには、この値を記録します。トラバースのノブを利用したピトー管の半径方向の位置を変更します。この位置データ集録システムの流れの中で圧力差を測定します。流路全体違いラジアル位置についてこの手順を繰り返し、結果表に測定値を記録します。次に、システムの放電を変化させることにより通路内流量を変更します。このためには、異径穿孔板はさまざまなレベルでフローを制限するシステムの放電に配置されます。流路内の別の半径方向位置の圧力差を測定し、流量の少なくとも 10 の異なる値のこの手順を繰り返します。あなたの実験の終わりに、フロー機能をオフにしてください。

ピトー管流路の直径方向のそれぞれの位置は、r、全圧と静圧の差の測定があります。各データ ポイントの流速を計算し、結果のテーブルでその値を入力します。テーブル内のすべてのデータ ポイントについて繰り返し、パイプ間で速度分布をプロットします。今、流出係数を計算します。これを行うには、まず速度と半径 radius の機能の製品をプロットする必要。速度測定は離散位置で実施されて、以来流量係数の式の積分は数値を使用して、たとえば、台形公式、解決されなければなりません。次に、流体密度、通過半径、大気圧と静圧の測定差パラメーター テーブルに記録された値と整数型の値を使用して流量係数を計算します。2 つをポートします。通路内流量のすべての実験値に対応するデータのセットごとに、これらの計算を繰り返します。今、あなたの結果を見てを取る。

1 圧力比マイナスの平方根の値と異なる流量の流量係数の散布を行います。スキャッター プロットするベキ関数をフィットし、流量係数と流路で static pressure とローカル大気圧の比率間の一般的な関係を決定します。次に、流量の式でこの関係に置き換えてください。ここで大気圧と絶対温度の理想気体の法則を使用しての面での便宜のため、密度を表現できます。流量のこの式は、ローカル大気条件、通路サイズ、および単位系の変更の下でその妥当性を保つために開発された、したがって。要約すると、流量計として通路を調整する必要がある流量と圧差など簡単に測定変数の間の関係を確立するには

質量保存則ボリューム方式は、機械工学の分野にわたってアプリケーションの広い範囲を持ってください。ベンチュリ管は、通路の 2 つの異なるセクション間の圧力変化に基づく流量を決定する限られたフローで使用されるデバイスです。このビデオで紹介した方法は、ベンチュリ管の内部境界層の影響を補正しデバイスの流量係数を決定する使用できます。質量保存則のコントロール ボリュームの解析は、フロー制限の前後に流れの深さを比較することによって大規模な油圧システムの流量を評価するために使用できます。

制御ボリューム解析質量保存性のためゼウスの紹介を見てきただけ。今、流路の流量を測定し、システムの流量係数を決定するためにこのメソッドを適用する方法を理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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