वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह: गणना और इसका क्या प्रभाव पड़ता है - शारीरिक - 2025

मात्रा प्रवाह नाली का एक वर्ग के माध्यम से बह तरल पदार्थ की मात्रा निर्धारित करता है और इसके द्वारा तरल पदार्थ यात्रा है जिसके साथ गति का एक उपाय प्रदान करता है। इसलिए, इसका माप विशेष रूप से उद्योग, चिकित्सा, निर्माण और अनुसंधान जैसे विविध क्षेत्रों में दिलचस्प है।

हालांकि, एक तरल पदार्थ की गति को मापना (यह एक तरल, एक गैस, या दोनों का मिश्रण है) उतना सरल नहीं है जितना ठोस शरीर के विस्थापन की गति को मापना हो सकता है। इसलिए, ऐसा होता है कि किसी द्रव की गति जानने के लिए उसके प्रवाह को जानना आवश्यक है।

यह और तरल पदार्थ से संबंधित कई अन्य प्रश्नों को द्रव यांत्रिकी के रूप में जाना जाता है भौतिकी की शाखा से निपटा जाता है। प्रवाह को परिभाषित किया जाता है कि एक नाली का एक खंड कितना तरल पदार्थ से गुजरता है, यह एक पाइपलाइन, एक तेल पाइपलाइन, एक नदी, एक नहर, एक रक्त नाली, आदि हो, एक समय इकाई को ध्यान में रखते हुए।

आमतौर पर किसी समय क्षेत्र में किसी दिए गए क्षेत्र से गुजरने वाली मात्रा की गणना की जाती है, जिसे वॉल्यूमेट्रिक फ्लो भी कहा जाता है। किसी विशेष समय में किसी दिए गए क्षेत्र से गुजरने वाला द्रव्यमान या द्रव्यमान प्रवाह भी परिभाषित किया जाता है, हालांकि इसका उपयोग वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह की तुलना में कम बार किया जाता है।

गणना

वॉल्यूमेट्रिक फ्लो रेट को अक्षर Q द्वारा दर्शाया गया है। उन मामलों के लिए जिनमें प्रवाह कंडक्टर सेक्शन में लंबवत चलता है, यह निम्न सूत्र के साथ निर्धारित किया जाता है:

क्यू = ए = वी / टी

इस सूत्र में ए कंडक्टर का खंड है (यह द्रव की औसत गति है), वी मात्रा है और टी समय है। चूंकि अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में कंडक्टर का क्षेत्र या खंड m ² और m / s में वेग मापा जाता है, प्रवाह m ³ / s में मापा जाता है ।

उन मामलों के लिए जिनमें द्रव विस्थापन का वेग सतह खंड A के लिए लंबवत दिशा के साथ कोण बनाता है, प्रवाह दर निर्धारित करने के लिए अभिव्यक्ति निम्नलिखित है:

क्यू = एक कॉस θ

यह पिछले समीकरण के अनुरूप है, जब से प्रवाह क्षेत्र A, with = 0 के लिए लंबवत है और, परिणामस्वरूप, cos ently = 1।

यदि तरल पदार्थ का वेग समान है और यदि खंड का क्षेत्रफल समतल है तो उपरोक्त समीकरण सही हैं। अन्यथा, वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह की गणना निम्नलिखित अभिन्न के माध्यम से की जाती है:

Q = v _s vd S

इस इंटीग्रल डीएस में सतह वेक्टर है, जिसे निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया गया है:

dS = n dS

वहाँ, n वाहिनी की सतह के लिए सामान्य इकाई वेक्टर है और dS एक सतह अंतर तत्व है।

सातत्य समीकरण

असंगत तरल पदार्थों की एक विशेषता यह है कि द्रव का द्रव्यमान दो वर्गों के माध्यम से संरक्षित किया जाता है। इस कारण से, निरंतरता समीकरण संतुष्ट है, जो निम्नलिखित संबंध स्थापित करता है:

ρ ₁ A ₁ V ₁ = ρ ₂ A ₂ V ₂

इस समीकरण में ρ तरल पदार्थ का घनत्व है।

स्थायी प्रवाह में शासनों के मामलों के लिए, जिसमें घनत्व स्थिर है और इसलिए, यह संतुष्ट है कि ρ ₁ = ρ ₂, यह निम्न अभिव्यक्ति के लिए कम है:

ए _१ वी _१ = ए _२ वी _२

यह पुष्टि करने के बराबर है कि प्रवाह संरक्षित है और इसलिए:

क्यू ₁ = क्यू ₂ ।

उपरोक्त अवलोकन से, यह निम्नानुसार है कि तरल पदार्थ तेजी से बढ़ते हैं जब वे एक नाली के संकरे हिस्से तक पहुंचते हैं, जबकि वे एक नाली के व्यापक खंड तक पहुंचने पर धीमा हो जाते हैं। इस तथ्य में दिलचस्प व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, क्योंकि यह एक तरल पदार्थ के आंदोलन की गति के साथ खेलने की अनुमति देता है।

बर्नोली का सिद्धांत

बर्नौली का सिद्धांत निर्धारित करता है कि एक आदर्श तरल पदार्थ (यानी एक तरल पदार्थ जिसमें न तो चिपचिपापन होता है और न ही घर्षण) होता है, जो बंद नाली के माध्यम से प्रचलन में आता है, उसकी ऊर्जा पूरे विस्थापन के दौरान स्थिर रहती है।

अंत में, बर्नौली का सिद्धांत तरल पदार्थ के प्रवाह के लिए ऊर्जा संरक्षण कानून के निर्माण से ज्यादा कुछ नहीं है। इस प्रकार, बर्नोली समीकरण को निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:

h + v ² / 2g + P / ρg = स्थिर

इस समीकरण में h ऊँचाई है और g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है।

बर्नौली समीकरण किसी भी क्षण एक तरल पदार्थ की ऊर्जा को ध्यान में रखता है, एक ऊर्जा जिसमें तीन घटक होते हैं।

- गतिज घटक जिसमें ऊर्जा शामिल है, जिस गति के साथ द्रव चलता है।

- एक घटक जो गुरुत्वाकर्षण क्षमता द्वारा उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊँचाई जिस पर द्रव होता है।

- प्रवाह ऊर्जा का एक घटक, वह ऊर्जा है जो दबाव के कारण किसी तरल पदार्थ के पास होती है।

इस मामले में, बर्नोली का समीकरण निम्नानुसार व्यक्त किया गया है:

h ρ g + (v ² ρ) / 2 + P = स्थिर

तार्किक रूप से, एक वास्तविक तरल पदार्थ के मामले में बर्नौली समीकरण की अभिव्यक्ति पूरी नहीं होती है, क्योंकि द्रव विस्थापन में घर्षण हानि होती है और अधिक जटिल समीकरण का सहारा लेना आवश्यक है।

वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह को क्या प्रभावित करता है?

अगर वाहिनी में रुकावट है तो वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह प्रभावित होगा।

इसके अलावा, वॉल्यूमेट्रिक फ्लो दर तापमान में बदलाव और वास्तविक तरल पदार्थ में दबाव के कारण भी बदल सकती है जो कि एक नाली के माध्यम से चलती है, खासकर अगर यह एक गैस है, क्योंकि गैस के रहने वाले आयतन एक कार्य के रूप में भिन्न होता है तापमान और दबाव जिस पर यह है।

वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह को मापने की सरल विधि

वॉल्यूमेट्रिक फ्लो को मापने का एक बहुत ही सरल तरीका है कि किसी तरल पदार्थ को मीटरिंग टैंक में एक निर्धारित अवधि के लिए प्रवाहित किया जाए।

यह विधि आम तौर पर बहुत व्यावहारिक नहीं है, लेकिन सच्चाई यह है कि किसी तरल पदार्थ के प्रवाह दर को जानने के अर्थ और महत्व को समझने के लिए यह अत्यंत सरल और बहुत ही निराशाजनक है।

इस तरह, द्रव को समय की अवधि के लिए एक पैमाइश टैंक में प्रवाह करने की अनुमति दी जाती है, संचित मात्रा को मापा जाता है और प्राप्त परिणाम को बीता हुआ समय से विभाजित किया जाता है।

संदर्भ

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