Flusso volumetrico

Dimensioni fisiche
Cognome	Portata volumetrica (portata)
Simbolo della formula	${\ displaystyle Q}$
Dimensioni e sistema di unità unità dimensione SI m 3 · s -1 L 3 · T −1
Vedi anche: flusso (fisica) , flusso di massa , scarica

La portata volumetrica (o portata e portata imprecise ) è una quantità fisica ricavata dalla meccanica dei fluidi . Indica quanto volume di un mezzo viene trasportato attraverso una specifica sezione trasversale in un periodo di tempo . Il mezzo è solitamente un fluido ( liquido o gas ). L' unità SI della portata volumetrica è m³ / s, a seconda dell'entità della portata volumetrica, sono in uso anche molte altre unità. Ad esempio ml / min (200 ml / min flusso sanguigno attraverso l' arteria carotide interna degli esseri umani ) o m³ / h (in media 1 milione di m³ / h di gas naturale scorre attraverso il gasdotto Nord Stream ). La portata volumetrica viene misurata mediante flussometri .

${\ displaystyle Q = {\ dot {V}} = {\ frac {\ mathrm {d} V} {\ mathrm {d} t}}}$

Con

${\ displaystyle Q}$: Flusso volumetrico

${\ displaystyle V}$: Volume

${\ displaystyle t}$: Tempo

Relazione con la velocità del flusso

Il flusso di volume è correlato alla velocità media del flusso attraverso l' area della sezione trasversale tramite la relazione: ${\ displaystyle Q}$ ${\ displaystyle v_ {A}}$${\ displaystyle A}$

Schizzo per spiegare un profilo di flusso . In una tubazione, la velocità del flusso dei singoli flussi non è costante lungo la sezione trasversale. Alla parete del tubo la velocità del flusso è zero e nel caso di flussi indisturbati è massima al centro. La forma del profilo di flusso dipende dal numero di Reynolds .

${\ displaystyle Q = v_ {A} \ cdot A}$

Con questa formula , se l' area della sezione trasversale ( tubi , canali ) è nota, la portata volumetrica può essere calcolata se è nota la velocità del flusso alla sezione trasversale attraverso la quale scorre il flusso.

La velocità del flusso in una sezione trasversale generalmente non è costante sulla sezione trasversale (vedere l'illustrazione), per il flusso laminare la velocità media del flusso generalmente si traduce in

${\ displaystyle v_ {A} = {\ frac {1} {A}} \ cdot \ int _ {A} v (y, z) \, \ cdot \ mathrm {d} A}$

Con

${\ displaystyle v (y, z)}$: Velocità nel punto della sezione trasversale, con flusso in direzione - .${\ displaystyle (y, z)}$${\ displaystyle x}$

Legge di continuità

Schizzo per spiegare il mantenimento del flusso di volume di un fluido incomprimibile quando si cambia la sezione trasversale attraverso cui scorre.

Se la sezione trasversale cambia, la legge di continuità si applica ai flussi di fluidi incomprimibili :

${\ displaystyle Q = A_ {1} \ cdot v_ {1} = A_ {2} \ cdot v_ {2}}$

Questa è la sezione trasversale attraverso la quale il fluido scorre a una velocità media . Se si modifica la sezione trasversale in , la velocità media del flusso cambia in . In altre parole: per i fluidi incomprimibili, il flusso di volume è una variabile di manutenzione quando la sezione trasversale del flusso cambia. ${\ displaystyle A_ {1}}$${\ displaystyle v_ {1}}$${\ displaystyle A_ {2}}$${\ displaystyle v_ {2}}$

I liquidi sono incomprimibili in prima approssimazione, i. H. la loro densità non cambia se la sezione del flusso viene allargata o ristretta a un flusso di volume costante (e quindi la pressione cambia). Ciò non si applica ai gas, tuttavia, poiché sono comprimibili.

Collegamento con flusso di massa

Il flusso di massa rimane sospeso ${\ displaystyle q_ {m}}$

${\ displaystyle q_ {m} = {\ dot {m}} = {\ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}} = \ rho \ cdot {\ dot {V}} = \ rho \ cdot Q}$

insieme alla portata volumetrica , se la densità è costante sulla sezione trasversale. Altrimenti questo prodotto deve essere integrato attraverso la sezione trasversale. ${\ displaystyle Q}$ ${\ displaystyle \ rho}$

Portata volumetrica standard

Il volume di una data quantità di gas dipende dalla pressione e dalla temperatura . Poiché entrambi i parametri non sono costanti nelle reti di condotte o nei processi industriali, il flusso volumetrico dei gas viene spesso indicato come flusso volumetrico standard . A tal fine, il volume misurato in un determinato periodo di tempo (volume di esercizio ) viene convertito in un volume standard con una pressione e una temperatura specificate. Si applica

${\ displaystyle Q _ {\ mathrm {N}} = Q \ cdot {\ frac {p \ cdot T _ {\ mathrm {N}}} {p _ {\ mathrm {N}} \ cdot T}}}$ ,

ci sono e effettivamente prevalenti pressione e temperatura durante la misurazione del volume operativo e pressione e temperatura delle condizioni standard (ad esempio e , le condizioni standard variano in tutto il mondo e includono anche altre condizioni come l'umidità dell'aria ). Qui e deve essere intesa come una temperatura assoluta . Questo è legato alla temperatura Celsius come segue: . ${\ displaystyle p}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle p _ {\ mathrm {N}}}$${\ displaystyle T _ {\ mathrm {N}}}$${\ displaystyle p _ {\ mathrm {N}} = 1 {,} 01325 \, \ mathrm {bar}}$${\ displaystyle T _ {\ mathrm {N}} = 273 {,} 15 \, \ mathrm {K}}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle T _ {\ mathrm {N}}}$${\ displaystyle t}$${\ Displaystyle T / \ mathrm {K} = t / ^ {\ circ} \ mathrm {C} +273 {,} 15}$

Designazioni

In alcune aree della scienza e della tecnologia, i flussi di volume vengono brevemente indicati come -flow , ad es. B. lo scarico in idrologia , vedi flusso (fisica) . Nella tecnologia e negli affari, la portata di un carburante , la quantità di trasporto , la potenza di alimentazione o la capacità di pompaggio di una pompa devono essere fornite come flusso di volume. In medicina si parla in modo analogo di gittata cardiaca o sinonimo di gittata cardiaca con l'unità l / min.

Prove individuali

1. ↑ John P. Woodcock: Theory and Practice of Blood Flow Measurement . Butterworth-Heinemann, 2013, ISBN 978-1-4831-8273-5 , pagg. 197 . 
2. ↑ Focus / dpa: apertura del gasdotto del Mar Baltico verso l'Europa occidentale. Focus, 8 novembre 2011, accesso 28 marzo 2015 (tedesco). 
3. ↑ Horst-Walter Grollius: Fondamenti di pneumatica . Carl Hanser Verlag GmbH Co KG, 2012, ISBN 978-3-446-43398-4 , pagg. 47 .