Tasa de flujo volumétrico: 7 conceptos importantes

Caudal volumétrico

La tasa de flujo volumétrico (tasa de flujo volumétrico, tasa de flujo de fluido) se define como el volumen de fluido que pasa por unidad de tiempo a través del cuerpo de fluido que fluye, como tuberías, canales, canales de ríos, etc. En hidrometría, se reconoce como descarga.

Generalmente, el caudal volumétrico se indica con el símbolo Q o V. La unidad SI es m3/s. Los centímetros cúbicos por minuto también se utilizan como unidad de caudal volumétrico en caudal a pequeña escala.

El caudal volumétrico también se mide en pies3/ so galones / min.

La tasa de flujo volumétrico no es similar al flujo volumétrico, como se entiende por la ley de Darcy y se muestra con el símbolo q, las unidades de m3/(metro2· S), es decir, m · s-1(velocidad). En el cálculo, la integración del flujo sobre el área calcula el caudal volumétrico.

Tasa de flujo volumétrico
Caudal volumétrico

Mientras tanto, es una cantidad escalar, ya que es la derivada temporal del volumen únicamente. La variación en los flujos de volumen a través de un área sería cero para una situación de flujo de estado estable.

Ecuación de caudal volumétrico

El caudal volumétrico expresa el volumen que ocupan esas moléculas en un flujo de fluido en un tiempo determinado.

Q (V) = A v

La ecuación dada solo es válida para secciones transversales planas. Generalmente, en superficie curva, la ecuación resulta ser integrales de superficie.

Q (V) = caudal volumétrico (en m3/ s), l / s, l / min (LPM)

A - Área de la sección transversal de la tubería o un canal (m2)

v - Velocidad (m / s, m / min, fps, fpm, etc.

Como los gases son comprimibles, volumétricos las tasas de flujo pueden cambiar sustancialmente cuando se someten a presión o variaciones de temperatura; por eso es importante diseñar equipos o procesos térmicos y procesos químicos.

Símbolo de caudal volumétrico

El símbolo del caudal volumétrico se da como V o Q

Unidades de caudal volumétrico

La unidad de caudal volumétrico se expresa como (en m3/ s), l / s, l / min (LPM), cfm, gpm

Tasa de flujo volumétrico a tasa de flujo másico

La variación entre el flujo másico y el flujo volumétrico se relaciona con la densidad de lo que está moviendo. Nos enfocamos en cuál nos enfocamos está determinado por la preocupación del problema. Por ejemplo, si estamos desarrollando un sistema para su uso en un hospital, podría mover agua o sangre. Dado que la sangre es más densa que el agua, el mismo flujo volumétrico daría como resultado un flujo másico más alto si el líquido fuera sangre que si fuera agua. Por el contrario, si el flujo resultara en el movimiento de una cantidad específica de masa en un tiempo específico, se movería más agua que sangre.

Caudal volumétrico a velocidad

Si vemos la unidad de flujo volumétrico, es m3/ s, y la unidad de velocidad es m / s. Entonces, si queremos convertir el caudal volumétrico en velocidad. Dividimos el caudal volumétrico por el área de la sección transversal desde la que fluye el fluido. Aquí, tenemos que tomar un área de una sección transversal de tubería desde la que fluye líquido.

En resumen, si queremos encontrar una velocidad a partir del flujo volumétrico, tenemos que dividir el flujo volumétrico por el área de la sección transversal de la tubería o conducto desde el que fluye.

Unidad de flujo volumétrico m3/s

Unidad de área m2

Unidad de velocidad =

Unidad de velocidad = (m ^ 3 / s) / m ^ 2 = m / s

Tasa de flujo volumétrico a tasa de flujo molar

Usted sabe que la tasa de flujo molar (n) se define como el no. de moles en una solución / mezcla que pasan por el punto de medición por unidad de tiempo

Considerando que, la tasa de flujo volumétrico (V) es el volumen de fluido que pasa a través del punto de medición por unidad de tiempo.

Ambos están conectados por una ecuación

? (densidad del fluido) = n / V

Preguntas Frecuentes

¿Qué se entiende por caudal?

Primero, debemos saber que hay dos tipos de tasa de flujos: masa y volumétrica.

Ambos caudales se utilizan para saber cuánto fluido pasa por un tramo de tubería por unidad de tiempo. Él caudal másico mide la masa que fluye, y la tasa de flujo volumétrico mide el volumen del fluido que fluye.

Si el fluido es de naturaleza incompresible, como el agua líquida en condiciones normales, ambas cantidades son proporcionales, empleando la densidad del fluido.

Estos caudales son útiles en muchos fluido importante Cálculos dinámicos, por lo que estoy deleitando una de las aplicaciones: ecuación de continuidad.

La ecuación de continuidad establece en una tubería con paredes impermeables por donde circula un fluido incompresible, la tasa de flujo volumétrico es constante en todas las secciones de tubería.

Cálculo de la tasa de flujo usando presión

En casos como boquillas de flujo, venturi y orificio, el flujo depende de ΔP (P1-P2) por la ecuación:

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

Lo que sea:

Q  -> flujo en m3/s

CD -> coeficiente de descarga = A2/A1

P1 y P2 -> en N / m2

ρ -> densidad del fluido en unidad kg / m3

D2 -> El diámetro interior de las boquillas (en m)

D1 -> El diámetro de la tubería de entrada y salida (en m)

yd = relación de diámetro D2 / D1

¿Puedo agregar dos caudales volumétricos diferentes del mismo gas que provienen de dos tuberías diferentes y se midieron en diferentes condiciones?

Si consideramos varias situaciones, la respuesta es sí. Veamos cuáles son esas situaciones. La presión en la tubería debería ser relativamente mínima. No hay cambios en la densidad debido a la variación de presión. El dispositivo de medición de flujo debe instalarse lejos de la unión de la tubería para evitar interferencias de presión.

¿Cuándo se produciría el caudal volumétrico máximo a través de una bomba y por qué?

Si consideramos una bomba centrífuga, el caudal volumétrico de la bomba es directamente proporcional a la velocidad del impulsor y un cubo de diámetro del impulsor. Entonces, si aumentamos la velocidad para una bomba determinada, obtendremos un caudal alto. De lo contrario, si nos concentramos en el diámetro, podemos instalar una bomba grande para conseguir un caudal elevado. También es posible conseguir un caudal elevado instalando varias bombas en paralelo. Recuerde que cada bomba debe desarrollar la misma altura en la descarga; de lo contrario, puede producirse un reflujo a otra bomba.

Pero todas esas soluciones se basan en consideraciones teóricas. Si se supone que debe hacer eso en una planta real, entonces debe haber muchas limitaciones que debe considerar.

Por ejemplo, debe considerar el costo de una bomba, el consumo de espacio, etc.

¿Cómo se convierte una tasa de flujo molar en una tasa de flujo volumétrico?

Ambos están conectados por una ecuación

? (densidad del fluido) = n / V

¿Por qué el caudal volumétrico de la entrada no es igual al de una salida en condiciones de estado estacionario?

Si el flujo es incompresible y no reacciona, entonces es posible que el flujo volumétrico no sea el mismo que en la entrada y la salida. Otro podría ser que se deba cumplir la ley de conservación de la masa.

¿Existe una relación entre la presión y el caudal volumétrico en el aire?

Para esa relación podemos buscar la “relación Hagen-Poiseuille”, el caudal de la tubería está relacionado con el tamaño de la tubería, se han explicado las propiedades del fluido y ΔP.

Se deriva de las ecuaciones de Navier-Stokes, por lo que es un equilibrio de impulso.

∆P = 128μLQ / (πd ^ 4)

ΔP es la caída de presión [Pa]

μ es la viscosidad del fluido [Pa⋅s]

L igual a la longitud de la tubería [m]

Q será el caudal volumétrico en [m3 / s]

d es el diámetro de la tubería [m]

¿Por qué la altura de una bomba disminuye con el caudal volumétrico?

En realidad, es más fácil de visualizar si los cambias. Como la cabeza que el la bomba tiene que funcionar contra disminuye, el volumen que descarga aumenta (para una bomba centrífuga a una velocidad dada).

Esencialmente, la bomba imparte energía al fluido a una tasa fija (ignorando las eficiencias por un momento). Esa energía se puede producir como energía potencial (altura) o energía cinética (caudal volumétrico), o cualquier combinación hasta la cantidad total de energía.

Es similar a empujar un peso pesado por una rampa. Cuanto más empinada sea la rampa, menos peso podrá hacer las flexiones.      

¿Cuál es la diferencia entre el flujo volumétrico y la velocidad en el flujo de un medio poroso?

El flujo volumétrico es el volumen de fluido que fluye a través de una unidad de superficie en unidad de tiempo, mientras que la velocidad es la distancia recorrida por el fluido desde puntos de tiempo de dos unidades.

La unidad de flujo volumétrico y velocidad es la misma.

En el caso de un medio poroso, el flujo volumétrico será menor o igual (es menos probable que sea igual) que la velocidad del flujo, dependiendo de la porosidad del medio.

¿La cascada de un tubo vertical se acelera en g? Quiero calcular el caudal volumétrico de agua en el fondo de una tubería vertical de 85 m de altura.

Depende del factor de fricción de la tubería. El factor de fricción depende de la rugosidad de la tubería y del número de Reynold. La fricción es la resistencia al flujo de agua. Significa que la fricción reduce la aceleración. Si consideramos que la fricción es cero, entonces la aceleración es igual a g.

Se establecería un flujo continuo de agua a lo largo de la tubería. Por lo tanto, no importaría, ya que la velocidad promedio sería la misma que en la parte superior de la tubería o en la mitad.

Si desea calcular el caudal volumétrico de agua en la parte inferior de la tubería, debe calcular la velocidad y multiplicar por el área de la sección transversal de la tubería.

si ignoramos la fricción, la velocidad promedio en la parte inferior viene dada por

v = √2gh

La pérdida de energía se puede encontrar en el diagrama de mal humor.

¿Cómo afecta una válvula al caudal volumétrico sin violar la conservación de la masa?

Como sabemos, la tasa de flujo volumétrico es la multiplicación de la velocidad y el área de la sección transversal desde la cual fluye el flujo. En el caso de la válvula, el área de la sección transversal se ve afectada. El cambio del área de la sección transversal varía la velocidad del fluido que fluye, pero el caudal volumétrico total sigue siendo el mismo. Se cumple el principio de conservación de la masa. Según el principio de Bernoulli, sabemos que la reducción de la energía cinética del área de la sección transversal se convierte en energía de presión.

de tus señales
Relación de área, velocidad y presión

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