Slik beregner du massefluks

 

1.

Definer kontrollvolumet. For eksempel er et felles kontrollvolum innen luftfartsteknikk en vindtunnelprosesseksjon. Dette er vanligvis enten en rektangulær eller sirkulær tverrsnittskanal som gradvis reduseres fra et større område til et mindre. Et annet navn for denne typen kontrollvolum er en dyse.

2.

Bestem tverrsnittsarealet du måler massefluxen gjennom. Beregningene er enklere hvis hastighetsvektorene som passerer gjennom er vinkelrett på området, men dette er ikke nødvendig. For en dyse er tverrsnittsarealet vanligvis innløpet eller utløpet.

3.

Bestem hastigheten av strømmen som passerer gjennom tverrsnittsarealet. Hvis hastighetsvektoren er vinkelrett, som i en dyse, trenger du bare å ta størrelsen på vektoren.

vektor R = (r1) i + (r2) j + (r3) k størrelsen R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)

4.

Bestem tettheten til massestrømmen i tverrsnittsområdet. Hvis strømmen er inkomprimerbar, vil tettheten være konstant hele tiden. Hvis du ikke allerede har tetthet, som det er vanlig i teoretiske problemer, må du kanskje bruke visse laboratorieutstyr som termoelementer eller pitotrør for å måle temperaturen (T) og trykket (p) på det punktet du ønsker å måle masseflux. Da kan du beregne tettheten (rho) ved hjelp av den perfekte gassligningen:

p = (rho) RT

hvor R er den perfekte gasskonsentrasjonen til strømningsmaterialet.

Bruk kontinuitetsligningen til å beregne massefluxen på overflaten. Kontinuitetslikningen kommer fra prinsippet om bevaring av masse og er vanligvis gitt som :

flux = (rho) * A * V

Hvor 'rho' er tetthet, 'A' er tverrsnittsareal, og 'V' er hastighet på overflaten måles. Hvis du for eksempel hadde en dyse med en sirkulær innløp med en radius på 3 fot, er A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 kvadratfot. og du bestemmer tettheten til å være 0,0024 snegler / ft ^ 3, deretter massefluksen er:

0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 slugs / s

En av de primære prinsippene i studiet av statikk og dynamikk, spesielt i væsker, er bevaring av masse. Dette prinsippet sier at masse ikke er skapt eller ødelagt. Ved ingeniøranalyse forblir mengden materia innenfor et forhåndsbestemt volum, som noen ganger kalles et kontrollvolum, konstant som følge av dette prinsippet. Masseflux er måling av mengden masse som går inn eller ut av kontrollvolumet. Den styrende ligningen for beregning av masseflux er kontinuitetslikningen.