Tasa de flujo másico: 5 datos interesantes que debe saber

Definición del caudal másico

La caudal másico es la masa de una sustancia que pasa por unidad de tiempo. En el SI, la unidad es kg / seg o y slug por segundo o libra por segundo en las unidades habituales de EE. UU. La natación estándar es (metro, pronunciado como “m-dot”) ”.

Ecuación del caudal másico | Unidades de caudal másico | Símbolo de caudal másico

Se denota por metro, Está formulado como,

$\\punto{m}=\\frac{dm}{dt}$

foto 17 — Ilustración de caudal másico
Credito de imagen : mikerun, Tasa de flujo volumétrico, CC BY-SA 4.0

En hidrodinámica

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dónde,

ρ = Densidad del fluido

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Q = caudal volumétrico o descarga

Tiene unidad kg / s, lb./min etc.

Conversión de caudal másico

Caudal másico a partir del caudal volumétrico

En hidrodinámica, el caudal másico se puede derivar del caudal volumétrico con la ayuda de la ecuación de continuidad.

La ecuación de continuidad viene dada por

Q = AV

Dónde,

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Multiplicando el ecuación de continuidad con la densidad del fluido obtenemos,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dónde,

ρ = Densidad del fluido

Caudal másico a velocidad | Es la relación entre ellos

En hidrodinámica

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dónde,

ρ = Densidad del fluido

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Q = caudal volumétrico o descarga

Para un fluido no compresible que atraviesa una sección transversal fija, el caudal másico es directamente proporcional a la velocidad del fluido que fluye.

$\\\\\\punto{m}\\propto V\\\\\\\\ \\frac{\\dot{m_1}}{\\dot{m_2}}=\\frac{V_1}{V_2 }$

Número de Reynolds con caudal másico | Su relación generalizada

El número de Reynolds viene dado por la ecuación,

$Re=\\frac{\\rho VL_c}{\\mu}$

Dónde,

L_c = Longitud característica

V = Velocidad de flujo de fluido

ρ = Densidad del fluido

μ = viscosidad dinámica del fluido

Multiplica el numerador y el denominador por el área transversal A

$Re=\\frac{\\rho AVL_c}{A\\mu}$

Pero la tasa de flujo másico es

$\\punto{m}=\\rho AV$

Así Numero Reynolds se convierte en

$Re=\\frac{\\punto{m} L_c}{A\\mu}$

Problemas de caudal másico | Ejemplo de caudal másico

P.1] Una turbina que funciona con un flujo de aire constante produce 1 kW de potencia al expandir el aire desde 300 kPa, 350 K, 0.346 m_³/ kg hasta 120 kPa. Las velocidades de entrada y salida son de 30 m / sy 50 m / s respectivamente. La expansión sigue la Ley PV^1.4 = C. ¿Determinar el caudal másico de aire?

Solución:

$P_1=300 kPa, \\;T_1=350 K,\\; v_1=0.346\\frac{m^3}{kg},\\;\\dot{W}=1kW=1000W$

Según la ecuación de energía de Steady Flow

$q-w=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}+g[Z_2-Z_1]$

Q = 0,Z₁ = Z₂

$W=h_2-h_1+\\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}$

$\\punto{W}=\\punto{m}w$

$-w=-\\int vdp-\\Delta ke$

PVⁿ = C

$v=\\frac{c\\frac{1}{n}}{P\\frac{1}{n}}$

$w=-c^\\frac{1}{n}\\int_{1}^{2}P^\\frac{-1}{n}dp-\\Delta ke$

$=-c^\\frac{1}{n}*[(P_2^{\\frac{-1}{n}+1}-P_1^{\\frac{-1}{n}+1}]-\\Delta ke$

$c^{-1/n}=P_1^{1/n} v_1=P_2^{1/n} v_2$

$w=-\\frac{n}{n-1}(P_2 v_2-P_1 v_1 )-\\Delta ke$

$\\frac{v_2}{v_1}=[\\frac{P_2}{P_1}]^{\\frac{1}{n}}$

Obtenemos,

$\\\\w=-\\frac{n}{n-1}P_1v_1[{\\frac{P_2}{P_1}}^\\frac{n-1}{n}-1]-\\Delta ke \\\\\\\\w=-\\frac{1.4}{1.4-1}300*10^3*0.346*[{\\frac{120}{300}}^\\frac{1.4-1}{1.4}-1]-\\frac{50^2-30^2}{2}\\\\ \\\\\\\\w=82953.18\\frac{J}{kg}$

La tasa de flujo másico es

$\\punto{m}=\\frac{W}{w}=\\frac{1000}{82953.18}=0.012\\;\\frac{kg}{s}$

Q.2] El aire entra en un dispositivo a 4 MPa y 300^oC con una velocidad de 150 m / s. El área de entrada es de 10 cm.² y el área de salida es de 50 cm².Determine el flujo de masa si el aire sale a 0.4 MPa y 100^oC?

Respuesta: A₁ = 10 cm², P₁ = 4 MPa, T₁ = 573 K, V₁ = 150 m / s, A₂ = 50 cm², P₂ = 0.4 MPa, T₂ = 373K

$\\rho =\\frac{P_1}{RT_1}=\\frac{4000}{0.287*573}=24.32 kg/m^3$

$\\\\\\punto {m}=\\rho_1 A_1 V_1=24.32*10*10^{-4}*150\\\\ \\\\\\punto {m}=3.648\\frac{kg }{s}$

P.3] Un gas perfecto que tiene calor específico a presión constante como 1 kJ / kgK entra y sale de una turbina de gas con la misma velocidad. La temperatura del gas en la entrada y salida de la turbina es de 1100 y 400 Kelvin respectivamente y la generación de energía es de 4.6 megavatios y las fugas de calor son de 300 kilojulios / segundo a través de la carcasa de la turbina. Calcule el caudal másico del gas a través de la turbina. (PUERTA-17-SET-2)

Solución: C_p = 1 kJ / kgK, V₁ V =₂, T₁ = 1100 K, T₂ = 400 K, Potencia = 4600 kW

Vea también Qué es la resistencia de purga: 11 datos importantes que debe saber

La pérdida de calor de la carcasa de la turbina es de 300 kJ / s = Q

Según la ecuación de energía de Steady Flow

$\\punto{m}h_1+Q=\\punto{m}h_2+W$

$\\\\\\dot{m}h_1+Q=\\dot{m}h_2+W\\\\ \\\\\\dot{m}[h_1-h_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}C_p[T_1-T_2]=W-Q\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{W-Q}{C_p[T_1-T_2]}=\\frac{4600+300}{1100-400}=7\\;\\frac{kg}{s}$

Preguntas Frecuentes

¿Por qué es importante el caudal másico?

Respuesta: La tasa de flujo másico es importante en la amplia gama de campos que incluir líquido dinámica, farmacia, petroquímica, etc. Es importante asegurarse de que el fluido correcto que posea las propiedades deseadas fluya hacia la ubicación requerida. Es importante para mantener y controlar la calidad del fluido que fluye. Sus medidas precisas garantizan la seguridad de los trabajadores que trabajan en un entorno peligroso y peligroso. También es importante para el buen rendimiento y la eficiencia de la máquina y el medio ambiente.

Caudal másico de agua

La tasa de flujo másico viene dada por la ecuación

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densidad del agua es de 1000 kg / m³

$\\punto{m}=1000AV$

Caudal másico de aire

La tasa de flujo másico viene dada por la ecuación

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densidad del aire es de 1 kg / m³

$\\punto{m}=AV$

¿Cómo obtener el caudal másico a partir de la entalpía?

Transferencia de calor en fluido y la termodinámica viene dada por la siguiente ecuación

$Q=\\punto{m}h$

Donde Q = transferencia de calor, m = tasa de flujo másico, h = cambio en entalpía Para calor constante suministrado o rechazado, la entalpía es inversamente proporcional al caudal másico.

¿Cómo obtener el caudal másico de Velocity?

En hidrodinámica, el caudal másico se puede derivar del caudal volumétrico con la ayuda de la ecuación de continuidad.

La ecuación de continuidad viene dada por

Q = VA

Dónde,

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Multiplicando el ecuación de continuidad con la densidad del fluido que obtenemos,

$\\punto{m}=\\rho AV$

Medidor de flujo de masas — Medidor de flujo de masa
Crédito de la imagen: Obra derivada de Julius Schröder: regi51, Luftmassenmesser2 1, CC BY-SA 3.0

¿Puede el caudal másico ser negativo?

La magnitud del caudal másico no puede ser negativa. Si se nos proporciona la tasa de flujo másico con signo negativo, generalmente indica que la dirección del flujo másico se invierte que la dirección tomada en consideración.

Caudal másico para un gas compresible ideal

Se supone que el aire es un gas compresible ideal con C_p = 1 kJ / kg. K.

La tasa de flujo másico viene dada por la ecuación

$\\punto{m}=\\rho AV$

La densidad del aire es de 1 kg / m³

$\\punto{m}=AV$

¿Cómo puedo encontrar el flujo másico de un fluido de refrigeración R 134a y sus temperaturas en un congelador doméstico? ¿Cómo puedo encontrarlos?

Suponiendo que el congelador doméstico funciona en un ciclo de compresión de vapor, para averiguar la tasa de flujo másico del refrigerante R-134a, debemos encontrar:

Capacidad o efecto de refrigeración neta - generalmente dado para ese modelo particular de congelador.
Presión y temperatura de entrada del compresor
Presión y temperatura de salida del compresor
Temperatura y presión en la entrada del evaporador.
Temperatura y presión a la salida del condensador.
Para el diagrama de Ph, encuentre la entalpía en todos los puntos anteriores.
Efecto de refrigeración neto = caudal másico * [h₁ - h₂]

Vea también Ciclo Brayton: 15 hechos que debes saber

¿Cuál es la relación entre la presión y la tasa de flujo másico? ¿La tasa de flujo másico aumenta si hay un aumento de presión y la tasa de flujo másico disminuye si hay una disminución de presión?

Dejar,

L = longitud de la tubería

V = Velocidad de flujo de fluido

μ = viscosidad dinámica del fluido

d = diámetro de la tubería

Según la ecuación de Hagen Poiseuille

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}$

Multiplicar numerador y denominador por ρA

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}$

$\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}$

$\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\dot{m}l}{d^4}$

donde, ν = viscosidad cinemática = μ / ρ

Por lo tanto, a medida que aumenta la diferencia de presión, aumenta el caudal másico y viceversa.

Para una boquilla convergente, si la presión de salida es menor que la presión crítica, ¿cuál será el caudal másico?

Según la situación descrita, la velocidad de salida de la boquilla es

$C_2=\\sqrt{\\frac{2n}{n+1}P_1V_1}$

El caudal másico será

$\\punto{m}=\\frac{A_2C_2r^\\frac{1}{n}}{V_2}$

Dónde

A₁, Una₂ = Área de entrada y salida de la boquilla

C₁, C₂ = Velocidad de entrada y salida de la boquilla

P₁, P₂ = Presión de entrada y salida

V₁, V₂ = Volumen en la entrada y salida de la boquilla

r = Relación de presión = P₂/P₁

n = Índice de expansión

¿Por qué el caudal másico es ρVA pero el caudal volumétrico es AV?

En hidrodinámica, el flujo másico se puede derivar del caudal volumétrico con la ayuda de la Ecuación de Continuidad.

La ecuación de continuidad viene dada por

Q = AV

Dónde,

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Multiplicando la ecuación de continuidad con la densidad del fluido obtenemos el caudal másico,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dónde,

ρ = Densidad del fluido

¿Cómo se usa el principio de Coriolis para medir el flujo másico?

Un caudalímetro másico Coriolis funciona según el principio de Efecto Coriolis y estos son verdaderos medidores de masa porque miden la tasa de flujo másico directamente en lugar de medir la tasa de flujo volumétrico y convertirla en la tasa de flujo másico.

El medidor Coriolis funciona linealmente. Mientras tanto, no es necesario realizar ajustes para cambiar las características del fluido. Es independiente de las características del fluido.

Principio de operación:

Se permite que el fluido fluya a través de un tubo en forma de U. Se utiliza una fuerza de excitación basada en la oscilación en el tubo, lo que hace que oscile. La vibración hace que el fluido induzca una torsión o rotación en la tubería debido a la aceleración de Coriolis. La aceleración de Coriolis actúa de manera opuesta a la fuerza de excitación aplicada. La torsión generada da como resultado un retraso en el flujo entre el lado de entrada y salida del tubo, y este retraso o diferencia de fase es proporcional al caudal másico.

coriolisis — **Efecto Coriolis**
Credito de imagen : Cleontuni at Wikipedia en inglés, Medidor de Coriolis de flujo vibratorio 512 × 512, CC BY-SA 2.5

¿Cuál es la relación entre el caudal másico y el caudal volumétrico?

En hidrodinámica, la caudal másico se puede derivar de la tasa de flujo de volumen con la ayuda de la Ecuación de Continuidad.

Vea también Filtro de paso bajo: 13 datos que debe saber

La ecuación de continuidad viene dada por

Q = VA

Dónde,

A = Área de sección transversal

V = Velocidad de flujo de fluido

Multiplicando la ecuación de continuidad con la densidad del fluido obtenemos,

$\\punto{m}=\\rho AV=\\rho Q$

Dónde,

ρ = Densidad del fluido

¿Cuál es la fórmula para encontrar el caudal másico en un condensador enfriado por agua?

Dejar,

h₁ = entalpía de agua en la entrada del condensador

T₁ = Temperatura del agua en la entrada del condensador

h₂ = entalpía del agua a la salida del condensador

T₂ = Temperatura del agua a la salida del condensador

C_p = Calor específico del agua a presión constante

Poder del condensador,

$\\\\P=\\dot{m}[h_1-h_2]\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{h_1-h_2}\\\\ \\\\\\dot{m}=\\frac{P}{C_p[T_1-T_2]}$

¿Cómo se encuentra el flujo másico con temperatura y presión?

Dejar,

L = longitud de la tubería

V = Velocidad de flujo de fluido

μ = viscosidad dinámica del fluido

d = diámetro de la tubería

Según la ecuación de Hagen Poiseuille

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV}{d^2}$

Multiplicar numerador y denominador por ρA

$\\Delta P=\\frac{32\\mu lV\\rho A}{\\rho Ad^2}$

$\\Delta P=\\frac{32\ u \\dot{m}l}{\\frac{\\pi}{4}d^2*d^2}$

$\\Delta P=\\frac{40.743\ u \\dot{m}l}{d^4}$

donde, ν = viscosidad cinemática = μ / ρ

Por tanto, a medida que aumenta la diferencia de presión, m aumenta.

Según la ecuación de energía de Steady Flow

$\\\\\\punto{m}h_1\\pm Q=\\punto{m}h_2\\pm W\\\\ \\\\\\punto{m}(h_1-h_2)=W\\ pm Q\\\\ \\\\\\dot{m}C_p(T_1-T_2)=W\\pm Q$

Por qué en el flujo estrangulado siempre controlamos la presión aguas abajo mientras que el caudal másico máximo depende de la presión aguas arriba

Es imposible regular los flujos de masa obstruidos cambiando la presión aguas abajo. Cuando las condiciones sónicas llegan a la garganta, las perturbaciones de presión causadas por la presión regulada aguas abajo no pueden propagarse aguas arriba. Por lo tanto, no puede controlar el caudal máximo regulando la contrapresión aguas abajo para un flujo obstruido.

¿Cuál es la tasa de flujo másico de fluido promedio de agua en tuberías con un diámetro de 10 cm? La velocidad de flujo es de 20 m / s.

En hidrodinámica

$\\\\\\punto{m}=\\rho AV \\\\\\dot{m}=1000*\\frac{\\pi}{4}*0.1^2*20\\\\ \ \\\\\punto{m}=157.08\\;\\frac{kg}{s}$

Para conocer el proceso politrópico (haga clic aquí)y número de Prandtl (Haga clic aquí)

Hakimuddin Bawangaonwala

Soy Hakimuddin Bawangaonwala, ingeniero de diseño mecánico con experiencia en diseño y desarrollo mecánico. He completado la maestría en tecnología en ingeniería de diseño y tengo 2.5 años de experiencia en investigación. Hasta ahora publicado Dos artículos de investigación sobre torneado duro y análisis de elementos finitos de accesorios de tratamiento térmico. Mi área de interés es el diseño de máquinas, resistencia de materiales, transferencia de calor, ingeniería térmica, etc. Competente en software CATIA y ANSYS para CAD y CAE. Aparte de la investigación.

Tasa de flujo másico: 5 datos interesantes para saber

Definición del caudal másico

Ecuación del caudal másico | Unidades de caudal másico | Símbolo de caudal másico

Conversión de caudal másico

Caudal másico a partir del caudal volumétrico

Caudal másico a velocidad | Es la relación entre ellos

Número de Reynolds con caudal másico | Su relación generalizada

Problemas de caudal másico | Ejemplo de caudal másico

Q.2] El aire entra en un dispositivo a 4 MPa y 300^oC con una velocidad de 150 m / s. El área de entrada es de 10 cm.² y el área de salida es de 50 cm².Determine el flujo de masa si el aire sale a 0.4 MPa y 100^oC?

Preguntas Frecuentes

¿Por qué es importante el caudal másico?

Caudal másico de agua

Caudal másico de aire

¿Cómo obtener el caudal másico a partir de la entalpía?

¿Cómo obtener el caudal másico de Velocity?

¿Puede el caudal másico ser negativo?

Caudal másico para un gas compresible ideal

¿Cómo puedo encontrar el flujo másico de un fluido de refrigeración R 134a y sus temperaturas en un congelador doméstico? ¿Cómo puedo encontrarlos?

¿Cuál es la relación entre la presión y la tasa de flujo másico? ¿La tasa de flujo másico aumenta si hay un aumento de presión y la tasa de flujo másico disminuye si hay una disminución de presión?

Para una boquilla convergente, si la presión de salida es menor que la presión crítica, ¿cuál será el caudal másico?

¿Por qué el caudal másico es ρVA pero el caudal volumétrico es AV?

¿Cómo se usa el principio de Coriolis para medir el flujo másico?

¿Cuál es la relación entre el caudal másico y el caudal volumétrico?

¿Cuál es la fórmula para encontrar el caudal másico en un condensador enfriado por agua?

¿Cómo se encuentra el flujo másico con temperatura y presión?

Por qué en el flujo estrangulado siempre controlamos la presión aguas abajo mientras que el caudal másico máximo depende de la presión aguas arriba

¿Cuál es la tasa de flujo másico de fluido promedio de agua en tuberías con un diámetro de 10 cm? La velocidad de flujo es de 20 m / s.

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Definición del caudal másico

Ecuación del caudal másico | Unidades de caudal másico | Símbolo de caudal másico

Conversión de caudal másico

Caudal másico a partir del caudal volumétrico

Caudal másico a velocidad | Es la relación entre ellos

Número de Reynolds con caudal másico | Su relación generalizada

Problemas de caudal másico | Ejemplo de caudal másico

Q.2] El aire entra en un dispositivo a 4 MPa y 300oC con una velocidad de 150 m / s. El área de entrada es de 10 cm.2 y el área de salida es de 50 cm2.Determine el flujo de masa si el aire sale a 0.4 MPa y 100oC?

Preguntas Frecuentes

¿Por qué es importante el caudal másico?

Caudal másico de agua

Caudal másico de aire

¿Cómo obtener el caudal másico a partir de la entalpía?

¿Cómo obtener el caudal másico de Velocity?

¿Puede el caudal másico ser negativo?

Caudal másico para un gas compresible ideal

¿Cómo puedo encontrar el flujo másico de un fluido de refrigeración R 134a y sus temperaturas en un congelador doméstico? ¿Cómo puedo encontrarlos?

¿Cuál es la relación entre la presión y la tasa de flujo másico? ¿La tasa de flujo másico aumenta si hay un aumento de presión y la tasa de flujo másico disminuye si hay una disminución de presión?

Para una boquilla convergente, si la presión de salida es menor que la presión crítica, ¿cuál será el caudal másico?

¿Por qué el caudal másico es ρVA pero el caudal volumétrico es AV?

¿Cómo se usa el principio de Coriolis para medir el flujo másico?

¿Cuál es la relación entre el caudal másico y el caudal volumétrico?

¿Cuál es la fórmula para encontrar el caudal másico en un condensador enfriado por agua?

¿Cómo se encuentra el flujo másico con temperatura y presión?

Por qué en el flujo estrangulado siempre controlamos la presión aguas abajo mientras que el caudal másico máximo depende de la presión aguas arriba

¿Cuál es la tasa de flujo másico de fluido promedio de agua en tuberías con un diámetro de 10 cm? La velocidad de flujo es de 20 m / s.

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Hola compañero lector,

Q.2] El aire entra en un dispositivo a 4 MPa y 300^oC con una velocidad de 150 m / s. El área de entrada es de 10 cm.² y el área de salida es de 50 cm².Determine el flujo de masa si el aire sale a 0.4 MPa y 100^oC?