เมื่อระบุระบบท่อแล้ว จะมีความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและการไหลในระบบท่อหลักๆ อยู่ 2 ประเภท คือ แรงดันในระบบท่อโดยทั่วไปจะทำให้การไหลเพิ่มขึ้น แต่ความสัมพันธ์ที่แน่นอนอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของความต้านทานหลักใน ระบบ. สำหรับหลายระบบที่มีความต้านทานแรงเสียดทานครอบงำ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันตกและการไหลจะเป็นกำลังสอง
ในพลศาสตร์ของไหล อัตราการไหลและความดันเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานสองตัวที่อธิบายว่าของไหล (เช่น ของเหลวและก๊าซ) เคลื่อนที่ผ่านระบบต่างๆ เช่น ท่อ วาล์ว และปั๊มอย่างไร
เพื่อให้เข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างการไหลและความดัน เราต้องเข้าใจว่าการไหลและความดันคืออะไร วิธีคำนวณอัตราการไหลจากความดันแตกต่าง และเครื่องวัดการไหลที่ใช้
ความดันเทียบกับการไหลเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
ความดันคืออะไร?
ความดัน: หมายถึงแรงที่กระทำโดยของไหลต่อหน่วยพื้นที่ สัญลักษณ์นี้แสดงด้วยสัญลักษณ์ P และโดยทั่วไปจะวัดเป็นหน่วยต่างๆ เช่น ปาสคาล (Pa) บาร์ หรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)
Flow คืออะไร?
การไหล: หมายถึงปริมาตรของของไหลที่ไหลผ่านพื้นผิวหรือจุดที่กำหนดต่อหน่วยเวลา มักแสดงด้วยสัญลักษณ์ Q และโดยทั่วไปจะวัดเป็นหน่วยต่างๆ เช่น ลิตรต่อนาที (ลิตร/นาที) หรือลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m^3/h)
การไหลยังแบ่งออกเป็นการไหลของมวลและการไหลของปริมาตร เมื่อปริมาณของของไหลแสดงเป็นปริมาตร จะเรียกว่าการไหลของปริมาตร เมื่อปริมาณของของไหลแสดงเป็นมวลจะเรียกว่า การไหลของมวล.
การอ่านเพิ่มเติม: อัตราการไหลของมวลเทียบกับอัตราการไหลเชิงปริมาตร
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อคืออะไร?
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อหมายความว่าเมื่อผนังท่อค่อนข้างบาง เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเกือบจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ ดังนั้นค่าเฉลี่ยของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อจึงถูกนำมาเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
มักจะหมายถึงวัสดุสังเคราะห์ทั่วไปหรือท่อโลหะ และเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายในมีขนาดใหญ่ ค่าเฉลี่ยของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะถูกนำมาเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
ตามระบบเมตริก (มม.) เรียกว่า DN (หน่วยเมตริก)
แรงดันส่งผลต่อการไหลหรือไม่?
ใช่ แรงดันส่งผลต่อการไหล แต่ผลกระทบนี้ได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ เช่น ความต้านทานของระบบ รูปแบบการไหล คุณสมบัติของของไหล ฯลฯ เมื่อออกแบบและใช้งานระบบของไหล ปัจจัยเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานของระบบมีประสิทธิภาพและปลอดภัย ระบบ.
ความสัมพันธ์ของอัตราการไหลและแรงดัน
ประการแรก การไหล = อัตราการไหล × เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ × เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อ × πτ4 ดังนั้นการไหลและอัตราการไหลโดยพื้นฐานแล้วจะรู้ว่าต้องคำนวณค่าพารามิเตอร์อีกค่าหนึ่ง
แต่ถ้าทราบเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ D และความดัน P ในท่อ จะคำนวณอัตราการไหลได้หรือไม่?
คำตอบคือ ยังไม่สามารถหาความเร็วการไหลและอัตราการไหลของของไหลในท่อได้
คุณจินตนาการว่ามีวาล์วอยู่ที่ปลายท่อ เมื่อปิดจะมีแรงดัน P ในท่อ อัตราการไหลในท่อเป็นศูนย์
ดังนั้น: อัตราการไหลในท่อไม่ได้ถูกกำหนดโดยความดันในท่อ แต่โดย ความดันลดลง ไล่ระดับไปตามท่อ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องระบุความยาวของท่อและความแตกต่างของความดันระหว่างปลายทั้งสองของท่อเพื่อหาอัตราการไหลและอัตราการไหลของท่อ
การอ่านเพิ่มเติม: เครื่องวัดอัตราการไหลที่ใช้แบตเตอรี่แบบแม่เหล็ก
หากคุณมองจากมุมมองการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและการไหลในท่อเป็นไปตามสัดส่วน นั่นคือยิ่งมีแรงดันมากเท่าใดอัตราการไหลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อัตราการไหลเท่ากับความเร็วคูณด้วยมาตรา
สำหรับส่วนใด ๆ ของท่อ แรงดันจะมาจากปลายด้านเดียวเท่านั้น กล่าวคือมีทิศทางเดินรถทางเดียว เมื่อทางออกในทิศทางแรงดันปิด (วาล์วปิด) ของเหลวในท่อเป็นสิ่งต้องห้าม เมื่อทางออกเปิดขึ้น อัตราการไหลขึ้นอยู่กับแรงดันในท่อ
การอ่านเพิ่มเติม: ทรานสดิวเซอร์ความดันความแม่นยำสูง
สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ คุณสามารถใช้การทดลองแบบจำลองทางชลศาสตร์ ติดตั้งเครื่องวัดความดัน เครื่องวัดอัตราการไหล หรือวัดความสามารถในการไหลผ่าน สำหรับการไหลของท่อแรงดันก็สามารถคำนวณได้เช่นกัน ขั้นตอนการคำนวณมีดังนี้:
- คำนวณความต้านทานเฉพาะ S ของท่อ หากเป็นท่อเหล็กหล่อเก่าหรือท่อเหล็กเก่า ความต้านทานเฉพาะของท่อสามารถคำนวณได้จากสูตร Sheverev s=0.001736/d^5.3 หรือ s=10.3n2/d^5.33 หรือตรวจสอบแบบฟอร์มที่เกี่ยวข้อง
- กำหนดความแตกต่างของหัวทำงาน H=P/(ρg) ที่ปลายทั้งสองของไปป์ไลน์ หากมีหยดแนวนอน h (หมายถึงจุดเริ่มต้นของท่อสูงกว่าจุดสิ้นสุดโดย h)
จากนั้น H=P/(ρg)+h
ในสูตร: H: ใช้ m เป็นหน่วย;
P: คือความแตกต่างของความดันระหว่างปลายทั้งสองของท่อ (ไม่ใช่ความดันของส่วนใดส่วนหนึ่ง)
P อยู่ใน Pa; - คำนวณอัตราการไหล Q: Q = (H/sL)^(1/2)
- อัตราการไหล V=4Q/(3.1416 * d^2)
- ในสูตร: Q —— อัตราการไหลเป็น m^3/s;
- H —— ความแตกต่างของส่วนหัวระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของท่อหน่วยเป็น m;
- L —— ความยาวจากจุดเริ่มต้นถึงปลายท่อ หน่วยเป็น ม.
การอ่านเพิ่มเติม: เครื่องวัดการไหลของน้ำแบบอัลตราโซนิก – ออกแบบมาสำหรับการชลประทานการเกษตร การจัดการสวน
การอ่านเพิ่มเติม: เครื่องวัดการไหลแรงดันสูงสำหรับของเหลว-ไอน้ำ-ก๊าซ
สูตรอัตราการไหลและความดัน
กล่าวถึงความดันและอัตราการไหล เชื่อว่าหลายคนคงนึกถึง สมการของเบอร์นูลลี.
Daniel Bernoulli เสนอครั้งแรกในปี 1726 ว่า "ในกระแสน้ำหรืออากาศ ถ้าความเร็วต่ำ ความดันก็จะสูง ถ้าความเร็วสูง ความดันจะน้อย” เราเรียกว่า “หลักการของแบร์นูลลี”
นี่คือหลักการพื้นฐานของชลศาสตร์ก่อนที่จะสร้างสมการทฤษฎีความต่อเนื่องของกลศาสตร์ของไหล สาระสำคัญคือการอนุรักษ์พลังงานกลของของไหล นั่นคือ พลังงานจลน์ + พลังงานศักย์โน้มถ่วง + พลังงานศักย์ความดัน = ค่าคงที่
การอ่านเพิ่มเติม: เครื่องวัดอัตราการไหลของของไหล
จะต้องตระหนักถึงมัน เนื่องจากสมการเบอร์นูลลีได้มาจากการอนุรักษ์พลังงานกล ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับของเหลวในอุดมคติที่มีความหนืดเล็กน้อยและไม่สามารถบีบอัดได้
หลักการของ Bernoulli มักจะแสดงเป็น:
สูตรนี้เรียกว่าสมการของแบร์นูลลี
ที่ไหน:
- p คือความดันของจุดหนึ่งในของไหล
- v คือความเร็วการไหลของของไหล ณ จุดนั้น
- ρ คือความหนาแน่นของของไหล
- g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วง
- h คือความสูงของจุด
- C เป็นค่าคงที่
นอกจากนี้ยังสามารถแสดงเป็น:
สมมติฐาน:
หากต้องการใช้กฎของแบร์นูลลี ต้องปฏิบัติตามสมมติฐานต่อไปนี้ก่อนจึงจะใช้ได้ หากสมมติฐานต่อไปนี้ไม่ครบถ้วน วิธีแก้ปัญหาที่ขอก็เป็นการประมาณเช่นกัน
- การไหลคงที่: ในระบบการไหล ธรรมชาติของของไหล ณ จุดใดๆ จะไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
- การไหลแบบบีบอัดไม่ได้: ความหนาแน่นจะคงที่ เมื่อของไหลเป็นก๊าซ จะใช้เลขมัค (Ma) <0.3
- การไหลแบบไร้แรงเสียดทาน: ผลกระทบจากแรงเสียดทานมีเพียงเล็กน้อย และผลกระทบจากความหนืดจะถูกละเลย
- ของไหลไหลไปตามกระแส: ของไหล การไหลขององค์ประกอบ พร้อมความคล่องตัว เส้นสายไม่ตัดกัน
การอ่านเพิ่มเติม: เซ็นเซอร์ความดันซิลิคอน
การอ่านเพิ่มเติม: แอพพลิเคชั่นเซ็นเซอร์ความดัน-แอพพลิเคชั่นในอุตสาหกรรมที่โดดเด่น
วิธีการคำนวณอัตราการไหลในท่อ?
อัตราการไหล Q สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ถาม= ก × โวลต์
ใน:
Q คืออัตราการไหล ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็น m³/s หรือ L/min
A คือพื้นที่หน้าตัดของท่อและสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร π×(d/2)² (สำหรับท่อทรงกลม) โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ
v คือความเร็วการไหลเฉลี่ยของของไหลในท่อ โดยทั่วไปมีหน่วยเป็น m/s
ดังนั้น ในการคำนวณอัตราการไหลในท่อ คุณจำเป็นต้องทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและความเร็วของของไหล
วิธีการคำนวณอัตราการไหลจากความดัน?
การคำนวณการไหลโดยตรงจากแรงดันนั้นซับซ้อนกว่าเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านั้นได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย เช่นขนาดของท่อ ความหนืดของของไหล และความหยาบของท่อ แต่ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ สามารถใช้สูตรต่อไปนี้ได้:
สำหรับการไหลแบบราบเรียบ (อัตราการไหลช้าและการไหลของของไหลเรียบ):
ถาม=(πด^4△P)/ (128*μ *L)
ใน:
Q คือการไหล
d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ
∆P คือความแตกต่างของแรงดันทั่วทั้งท่อ
μคือความหนืดของของเหลว
L คือความยาวของท่อ
สำหรับการไหลเชี่ยว (การไหลเร็วขึ้นและการไหลของของไหลไม่เสถียร) ความสัมพันธ์จะซับซ้อนมากขึ้นและจำเป็นต้องใช้สูตรที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือเส้นโค้งเชิงประจักษ์
โดยสรุป การคำนวณการไหลโดยตรงจากแรงดันต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ ในการใช้งานจริง เครื่องวัดการไหลมักใช้ในการวัดการไหลโดยตรง หรือใช้ซอฟต์แวร์และเครื่องมือจำลองเพื่อประมาณค่าการไหล
เครื่องคำนวณอัตราการไหลและความดัน
เครื่องมือแปลงของเราสำหรับแรงดันและการไหล
เครื่องมือสำหรับการแปลงและ การคำนวณความดัน ค่า ช่วยให้ผู้ใช้เลือกที่เหมาะสม เซ็นเซอร์ความดัน และเครื่องส่งสัญญาณ!
ตัวแปลงสำหรับการแปลงและการคำนวณการไหล หรือเครื่องมือคำนวณที่ต้องใช้การวัดการไหลเพื่อให้ได้พารามิเตอร์การวัดอื่นๆ ช่วยผู้ใช้เลือกเซนเซอร์วัดการไหลและเครื่องส่งสัญญาณที่เหมาะสม!
เครื่องวัดการไหลที่โดดเด่น
การอ่านเพิ่มเติม: เซ็นเซอร์ความดันอุณหภูมิสูงถึง 800°C
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของแรงดันและอัตราการไหล
หากคุณไม่พบคำตอบสำหรับคำถามของคุณในอัตราการไหลและความดัน คุณสามารถติดต่อเราได้ตลอดเวลาและเราจะติดต่อคุณในไม่ช้า
โซลูชันการวัดการไหลและความดันเพิ่มเติม
การอ่านเพิ่มเติม: เซ็นเซอร์ความดันเซรามิกราคาดีที่สุด
ชิโน-อินสท์ มีเครื่องวัดการไหลมากกว่า 50 รายการสำหรับการวัดการไหล ประมาณ 50% ของจำนวนเหล่านี้คือ ความดันแตกต่าง มาตรวัดการไหล 40% เป็นเซ็นเซอร์การไหลของของเหลว และ 20% เป็นอุลตร้าโซนิค ส่งสัญญาณระดับ และเครื่องวัดอัตราการไหล
มีหลากหลายแบบ เครื่องวัดการไหล มีตัวเลือกให้คุณ เช่น ตัวอย่างฟรี ตัวอย่างแบบชำระเงิน
Sino-Instrument เป็นซัพพลายเออร์และผู้ผลิตเครื่องมือวัดการไหลที่ได้รับการยอมรับทั่วโลก ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศจีน
ขอรับใบเสนอราคา
Wu Peng เกิดในปี 1980 เป็นวิศวกรชายที่ประสบความสำเร็จและเป็นที่นับถืออย่างสูง พร้อมประสบการณ์มากมายในด้านระบบอัตโนมัติ ด้วยประสบการณ์ในอุตสาหกรรมกว่า 20 ปี Wu ได้มีส่วนสนับสนุนที่สำคัญทั้งในโครงการด้านวิชาการและวิศวกรรม
ตลอดการทำงานของเขา Wu Peng ได้มีส่วนร่วมในโครงการด้านวิศวกรรมระดับชาติและระดับนานาชาติมากมาย โครงการที่โดดเด่นที่สุดบางโครงการของเขา ได้แก่ การพัฒนาระบบควบคุมอัจฉริยะสำหรับโรงกลั่นน้ำมัน การออกแบบระบบควบคุมแบบกระจายที่ทันสมัยสำหรับโรงงานปิโตรเคมี และการเพิ่มประสิทธิภาพของอัลกอริธึมการควบคุมสำหรับท่อส่งก๊าซธรรมชาติ