Ostatnia aktualizacja: 30 October 2024

Kalkulator natężenia przepływu

Q: Co to jest przepływ?

Przepływ to ilość wyrażająca ilość substancji przepływającej przez powierzchnię przekroju poprzecznego w określonym czasie . Ilość płynu jest zazwyczaj określana ilościowo za pomocą jego objętości lub masy, w zależności od zastosowania.

Q: Jak obliczyć masowe natężenie przepływu na podstawie objętościowego natężenia przepływu?

Aby znaleźć masowe natężenie przepływu, musisz pomnożyć objętościowe natężenie przepływu przez gęstość substancji . Ta zależność jest łatwiejsza do zapamiętania, jeśli przypomnisz sobie, że gęstość jest ilorazem masy i objętości.

Q: Co oznacza maksymalny przepływ?

Maksymalny przepływ mówi ci o górnym limicie ilości płynu, który może zostać przetransportowany przez obiekt w określonym przedziale czasu . Na przykład, im większa wartość maksymalnego przepływu dla kranu, tym szybciej możesz napełnić wannę.

Opracowanie: dr Hanna Pamuła

Recenzja: Bogna Szyk i Jack Bowater

Tłumaczenie: dr Joanna Śmietańska

Joanna Śmietańska

PhD, AGH University of Krakow, Cracow, Poland

LinkedInWebsiteResearch Gate

A Ph.D. student in physics, she has previously worked on several research topics, including photocatalysis and organic energy storage systems. Currently, she is studying the crystallography of complex systems. Heavily fascinated by solving scientific problems, when she is not conducting workshops with students, she enjoys hiking and playing board games. Once the author of the movie review section in the high school newspaper and an active user of the film portals, she now regularly visits cinemas to keep up to date with news and trivia. See full profile

Check our editorial policy

i Dawid Siuda

Dawid Siuda

Dawid is an IT enthusiast and financial specialist passionate about Big Data, Artificial Intelligence, and the FinTech sector. Since his Bachelor’s degree in finance, he is pursuing a master’s degree in Business Informatics. Driven by a thirst for knowledge and personal growth, he actively seeks opportunities to develop his skills and broaden his expertise. He particularly enjoys taking on challenges that push his boundaries. He gained his financial knowledge by helping to organize the Wall Street Conference, the most significant event in Poland dedicated to private investors, and working as a financial consultant at one of the biggest European banks. He’s a passionate math tutor and a big-time car enthusiast. See full profile

Check our editorial policy

Nowy

Spis treści

Co to jest natężenie przepływu? Objętościowe i masowe natężenie przepływu Jak obliczyć natężenie przepływu? Wzory na natężenie przepływu Jak korzystać z kalkulatora natężenia przepływu FAQs

Wierzcie lub nie, ale nasz kalkulator natężenia przepływu przydaje się nie tylko w mechanice płynów, ale także w codziennych problemach. Pomoże ci nie tylko, jeśli chcesz znaleźć przepływ węża ogrodowego lub słuchawki prysznicowej, ale także jeśli jesteś ciekawy/a, ile krwi pompuje twoje serce co minutę (co obliczaliśmy już w kalkulatorze rzutu serca 🇺🇸). Może również służyć jako prosty kalkulator prędkości przepływu w rurach.

Dla pełnego zrozumienia tematu, poniżej znajdziesz sekcję wyjaśniającą, czym jest prędkość (natężenie) przepływu, a także akapit pomagający zrozumieć jak obliczyć prędkość przepływu. Uważaj, ponieważ sam termin „natężenie przepływu” może być niejednoznaczny! Na szczęście dla ciebie, zaimplementowaliśmy dwie formuły natężenia przepływu, więc w obu przypadkach obliczysz to czego potrzebujesz. Oznacza to, że nasze narzędzie może służyć zarówno jako kalkulator objętościowego natężenia przepływu (możemy go użyć np. do obliczenia, ile litrów wody na minutę przepływa przez twój prysznic 🇺🇸), jak i kalkulator masowego natężenia przepływu.

Co to jest natężenie przepływu? Objętościowe i masowe natężenie przepływu

Kiedy mówimy o natężeniu przepływu, najprawdopodobniej wyobrażasz sobie pojęcie objętościowego natężenia przepływu (znanego również jako natężenie przepływu cieczy, objętość przepływu lub prędkość objętościowa). Objętościowe natężenie przepływu można zdefiniować jako objętość danego płynu V, która przepływa przez dane pole przekroju poprzecznego w jednostce czasu t. Zazwyczaj jest on reprezentowany przez symbol $Q$ (czasami także $\dot{V}$ - $V$ z kropką)

Q = \frac{V}{t}

Innym pokrewnym pojęciem jest masowe natężenie przepływu, czasami nazywane strumieniem masy lub prądem masy. Tym razem nie jest to objętość, ale masa substancji, która przepływa przez dany przekrój poprzeczny w jednostce czasu. Jest to istotna miara podczas oczyszczania wody w oczyszczalni ścieków.

Oznaczamy go kropką nad symbolem $m$ :

\dot{m} = \frac{m}{t}

Masowe natężenie przepływu jest powszechnie stosowane między innymi w specyfikacjach wentylatorów i turbin.

Jak obliczyć natężenie przepływu? Wzory na natężenie przepływu

Skrócona wersja TL;DR:

Wzór na przepływ objętościowy:

\dot{V} = S\cdot v

gdzie:

$A$ — pole przekroju poprzecznego rury
$v$ — prędkość przepływu

Wzór na masowe natężenie przepływu:

\dot{m} = \rho\cdot\dot{V} =\rho\cdot S\cdot v

gdzie $ρ$ jest gęstością płynu.

Dłuższe wyjaśnienie:

Wzór na objętościowe natężenie przepływu można zapisać w alternatywnej (czytaj: o wiele bardziej użytecznej) formie. Możesz najpierw obliczyć objętość porcji płynu w kanale jako:

V = S\cdot l

gdzie S to pole przekroju poprzecznego płynu, a $l$ to szerokość danej części płynu. Jeśli nasza rura jest okrągła, to wystarczy wzór na obliczenie objętości walca. Podstawiając powyższy wzór do równania z definicji przepływu, otrzymujemy:

\dot{V} = \frac{V}{t} = \frac{S\cdot l}{t}

Ponieważ $l / t$ to objętość podzielona przez czas, możesz zauważyć, że jest to po prostu prędkość przepływu. Zatem wzór na objętościowe natężenie przepływu sprowadza się do:

\dot{V} = S\cdot v

Większość rur jest cylindryczna, więc wzór na objętościowe natężenie przepływu będzie wyglądał następująco:

\dot{V}_{\mathrm{walca}} =\pi\cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2\cdot v

gdzie $d$ jest średnicą rury.

Równanie można przekształcić, aby znaleźć wzór na prędkość rury.

Aby znaleźć wzór na masowe natężenie przepływu, musimy najpierw przypomnieć sobie definicję gęstości:

\rho = \frac{m}{V}

Ponieważ masowe natężenie przepływu jest masą substancji przepływającej w jednostce czasu, możemy zapisać wzór jako:

\begin{split} \dot{m} &= \frac{m}{t} = \frac{\rho\cdot V}{t} = \rho\cdot\dot{V} \\[1em]&= \rho\cdot S\cdot v \end{split}

Ostatni wzór najlepiej łączy opisywane wielkości:

\dot{m} = \rho\cdot S\cdot v

Jak korzystać z kalkulatora natężenia przepływu

Teraz gdy już wiesz, czym jest przepływ, sprawdźmy to na prostym przykładzie:

Najpierw wybierz kształt rury z listy. W tym przykładzie chcielibyśmy poznać przepływ wody w okrągłej rurze, więc wybierzemy opcję okrągła (circular).
Wprowadź pomiary potrzebne do obliczenia pola przekroju. Jeśli przekrój jest okręgiem lub kwadratem/prostokątem, znajdziesz tę opcję na liście. W każdym innym przypadku możesz wpisać wartość powierzchni bezpośrednio do kalkulatora (lub skorzystaj z naszego kompleksowego kalkulatora powierzchni). Wybierzmy rurę o średnicy wewnętrznej $7\ \mathrm{cm}$ .
Wprowadź średnią prędkość przepływu. Wybierz $3\ \mathrm{m/s}$ .
I gotowe, pierwsza część obliczeń wykonana: narzędzie zadziałało jako kalkulator objętościowego natężenia przepływu. Dowiedzieliśmy się, że objętościowe natężenie przepływu wynosi $0,\!011545\ \mathrm{m^3/s}$ . Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić jednostki, więc nie martw się, jeśli chcesz pracować w mililitrach/minutę lub litrach/godzinę.
Jeśli znasz gęstość płynu, możesz również obliczyć masowe natężenie przepływu; po prostu wprowadź gęstość przepływającego materiału. W naszym przykładzie woda ma gęstość około $998\ \mathrm{kg/m^3}$ (gęstość wody na $20\ \mathrm{\degree C}$ lub $68\ \mathrm{\degree F}$ ). Jeśli jednak chcesz zrobić to dokładniej, sprawdź nasz kalkulator gęstości wody 🇺🇸, ponieważ gęstość zmienia się wraz z temperaturą, zasoleniem i ciśnieniem.
Narzędzie wyświetliło masowy przepływ o wartości $11,\!522\ \mathrm{kg/s}$ . Świetnie!

Nie zapominaj, że nasze narzędzia są elastyczne, więc możesz użyć go jak kalkulatora prędkości przepływu w rurach. Możesz na przykład określić prędkość przepływu wody w kranie, biorąc pod uwagę średnicę (np. $0,\!5\ \mathrm{cm}$ ) i przepływ kranu kuchennego (zwykle zakres wynosi $19,\!8$ litrów na minutę, w zależności od typu perlatora). Przy okazji, czy widziałeś/aś nasz kalkulator wody z kranu 🇺🇸, który pokazuje twoje oszczędności, gdybyś miał/a przejść z wody butelkowanej na wodę z kranu?

FAQs

Co to jest przepływ?

Przepływ to ilość wyrażająca ilość substancji przepływającej przez powierzchnię przekroju poprzecznego w określonym czasie. Ilość płynu jest zazwyczaj określana ilościowo za pomocą jego objętości lub masy, w zależności od zastosowania.

Jak obliczyć masowe natężenie przepływu na podstawie objętościowego natężenia przepływu?

Aby znaleźć masowe natężenie przepływu, musisz pomnożyć objętościowe natężenie przepływu przez gęstość substancji. Ta zależność jest łatwiejsza do zapamiętania, jeśli przypomnisz sobie, że gęstość jest ilorazem masy i objętości.

Jak obliczyć przepływ krwi?

Aby obliczyć przepływ krwi przez naczynie krwionośne:

Podziel średnicę naczynia przez 2, aby otrzymać jego promień.
Znajdź pole przekroju poprzecznego walca używając formuły A = π ⋅ r².
Określ (średnią) prędkość krwi w naczyniu.
Pomnóż pole powierzchni przez prędkość, aby uzyskać objętościowe natężenie przepływu krwi.

Co oznacza maksymalny przepływ?

Maksymalny przepływ mówi ci o górnym limicie ilości płynu, który może zostać przetransportowany przez obiekt w określonym przedziale czasu. Na przykład, im większa wartość maksymalnego przepływu dla kranu, tym szybciej możesz napełnić wannę.

Jak obliczyć prędkość płynu na podstawie przepływu?

Aby określić prędkość płynu na podstawie objętościowego natężenia przepływu, musisz podzielić ją przez pole przekroju poprzecznego substancji.

W przypadku masowego natężenia przepływu wykonaj dodatkowy podział przez gęstość płynu.