عجله دارم، لطفاً تغییر سرعت جریان در لولههایی با قطر یکسان تحت فشارهای مختلف را توضیح دهید
Thread Content
با استفاده از فرمول F=ma، داریم P=F/S = kg·m/s² ÷ m² = kg/m·s²؛ در حالی که سرعت v برابر با m/s است. با این دیدگاه، رابطهای ضروری بین آن دو وجود ندارد؛ اما در زندگی اغلب چنین به نظر میرسد که با قطر یکسان، تحت فشار ۱۰ کیلوگرم، سرعت جریان در لوله بیشتر از تحت فشار ۲ کیلوگرم است ؟ ؟ ؟
باید سرعت جریان در صورت وجود تفاوت فشار زیاد بین دو سمت، بالاتر باشد. حتی با فشار ۱۰ کیلوگرم و بسته ماندن شیر، جریان نخواهد داشت ； با فشار ۲ کیلوگرم، آن را رها کنید؛ مثلاً آن را خالی کنید، سرعت جریان نیز قابل تنظیم است.
برداشت شما این است که در یک قطر لوله یکسان، هرچه تفاوت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان نیز بیشتر میشود؟ من همیشه نتوانستهام فرمولی پیدا کنم که از این نظریه حمایت کند؟
در حالت ایدهآل، در لوله هیچ مقاومتی وجود ندارد؛ بنابراین در غیاب تفاوت فشار، آب که دارای سرعتی است، به همان سرعت به حرکت خود ادامه خواهد داد. اما در زندگی واقعی، مقاومتهایی در لولهها وجود دارد؛ بنابراین برای غلبه بر این مقاومتها، نیاز به تجهیزات فشاردهندهای مانند پمپهای چرخشی داریم تا اختلاف فشار بین سیالات ایجاد شده و جریان سیالات تسهیل گردد. اگر فقط فشار وجود داشته باشد، مانند تمام سیستمهای آب چرخشی، در زمانی که پمپ کار نمیکند، آب جریان ندارد؛ هرچند فشار در قسمت پایین بسیار زیاد است، اما بین لولهها تفاوت فشاری وجود ندارد یا این تفاوت فشار نمیتواند گرانش را پشت سر بگذارد، بنابراین آب نمیتواند حرکت کند. تنها در صورت وجود تفاوت فشار است که مایع درون لوله میتواند جریان یابد. اما نمیتوان گفت که هرچه تفاوت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان نیز بیشتر است؛ زیرا سرعت جریان به اختلالات فشاری (مانند صافی یا ناصافی دیواره لوله، تعداد پیچها، چسبندگی مایع و غیره)، مساحت مجرای لوله، و همچنین تفاوت ارتفاعات بستگی دارد. در شرایط دیگر ثابت، هرچه تفاوت فشار بیشتر باشد، سرعت جریان نیز بیشتر میشود، اما این رابطه متناسب نیست.
آیا میتواند سرعت جریان در لولههای DN100، با محیط بخار ۱.۰ MPa و حجم جریان ۲۰ متر مکعب در ساعت، و همچنین در لولههایی با محیط بخار ۰.۲ MPa و همان حجم جریان، متفاوت باشد؟ سرعت جریان البته یکسان است، فشار متفاوت است، اما جریان خالص متفاوت است.
محاسبه با قانون دوم نیوتن و سپس تعیین رابطه از طریق واحدها، در خودش هیچ پایه علمی ندارد. در مورد تأثیر تفاوت فشار در دو انتهای لوله بر سرعت جریان، میتوان از معادله برنولی برای قضاوت استفاده کرد
با نگاه کردن به معادله برنولی خواهید فهمید
انرژی فشار + انرژی سرعت + انرژی پتانسیل = ثابت. با کاهش انرژی فشار، انرژی سرعت حتماً افزایش مییابد.
معادله برنولی: پیروزی:
نگاهی انداختم، اما هنوز گیجم. اگر این را به معادل متداول تبدیل کنیم، درک آن بهتر خواهد بود