Débit massique | Ses relations importantes et FAQ

Débit massique

Contenu : Débit massique

Débit massique Définition

Le débit massique  est la masse d'une substance qui passe par unité de temps. L'unité SI est le kg / sec ou et le slug par seconde ou le livre par seconde en unités usuelles américaines. La natation standard est (, prononcé «m-point») ».

Débit massique
Illustration du débit massique
Crédit d'image: MikeRunDébit volumétriqueCC BY-SA 4.0

Équation du débit massique | Unités de débit massique | Symbole de débit massique

Il est désigné par , Il est formulé comme,

\ dot {m} = \ frac {dm} {dt}

En hydrodynamique

\ dot {m} = \ rho AV = \ rho Q

Où,

ρ = densité du fluide

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

Q = débit volumique ou débit

Il a l'unité kg / s, lb./min etc.

Conversion de débit massique

Débit massique à partir du débit volumétrique

En hydrodynamique, le débit massique peut être dérivé du débit volumique à l'aide de l'équation de continuité.

L'équation de continuité est donnée par

Q = AV

Où,

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

En multipliant l'équation de continuité par la densité du fluide obtenu,

\ dot {m} = \ rho AV = \ rho Q

Où,

ρ = densité du fluide

Débit massique en vitesse | C'est une relation les uns avec les autres

En hydrodynamique

\ dot {m} = \ rho AV = \ rho Q

Où,

ρ = densité du fluide

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

Q = débit volumique ou débit

Pour un fluide incompressible traversant une section fixe, le débit massique est directement proportionnel à la vitesse du fluide circulé.

\\\ dot {m} \ propto V \\\\ \ frac {\ dot {m_1}} {\ dot {m_2}} = \ frac {V_1} {V_2}

Nombre de Reynolds avec débit massique | Leur relation généralisée

Le nombre de Reynolds est donné par l'équation,

Re = \ frac {\ rho VL_c} {\ mu}

Où,

Lc = Longueur caractéristique

V = vitesse d'écoulement du fluide

ρ = densité du fluide

μ = viscosité dynamique du fluide

Multiplier le numérateur et le dénominateur par la section transversale Aire

Re = \ frac {\ rho AVL_c} {A \ mu}

Mais le débit massique est

\ dot {m} = \ rho AV

Ainsi le nombre de Reynolds devient

Re = \ frac {\ dot {m} L_c} {A \ mu}

Problèmes de débit massique | Exemple de débit massique

Q.1] Une turbine fonctionne sur un flux d'air constant et produit 1 kW de puissance en détendant de l'air à partir de 300 kPa, 350 K, 0.346 m3/ kg à 120 kPa. Les vitesses d'entrée et de sortie sont respectivement de 30 m / s et 50 m / s. L'expansion suit la loi PV1.4 = C. Déterminer le débit massique d'air?

Solution:

P_1=300 kPa, \;T_1=350 K,\; v_1=0.346\frac{m^3}{kg},\;\dot{W}=1kW=1000W

Selon l'équation d'énergie Steady Flow

q-w=h_2-h_1+\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}+g[Z_2-Z_1]

Q = 0, Z1 = Z2

W=h_2-h_1+\frac{(V_2^2-V_1^2)}{2}

\ dot {W} = \ dot {m} w

-w = - \ int vdp- \ Delta ke

PVn = C

v = \ frac {c \ frac {1} {n}} {P \ frac {1} {n}}

w = -c ^ \ frac {1} {n} \ int_ {1} ^ {2} P ^ \ frac {-1} {n} dp- \ Delta ke

=-c^\frac{1}{n}*[(P_2^{\frac{-1}{n}+1}-P_1^{\frac{-1}{n}+1}]-\Delta ke

c^{-1/n}=P_1^{1/n} v_1=P_2^{1/n} v_2

w = - \ frac {n} {n-1} (P_2 v_2-P_1 v_1) - \ Delta ke

\frac{v_2}{v_1}=[\frac{P_2}{P_1}]^{\frac{1}{n}}

On a,

\\w=-\frac{n}{n-1}P_1v_1[{\frac{P_2}{P_1}}^\frac{n-1}{n}-1]-\Delta ke \\\\w=-\frac{1.4}{1.4-1}300*10^3*0.346*[{\frac{120}{300}}^\frac{1.4-1}{1.4}-1]-\frac{50^2-30^2}{2}\\ \\\\w=82953.18\frac{J}{kg}

Le débit massique est

\ dot {m} = \ frac {W} {w} = \ frac {1000} {82953.18} = 0.012 \; \ frac {kg} {s}

Q.2] L'air entre dans un appareil à 4 MPa et 300oC avec une vitesse de 150 m / s. La zone d'entrée est de 10 cm2 et la zone de sortie est de 50 cm2.Déterminer le flux massique si l'air sort à 0.4 MPa et 100oC?

Rép: A1 = 10cm2, P1 = 4 MPa, T1 = 573 K, V1 = 150 m / s, A2 = 50cm2, P2 = 0.4 MPa, T2 = 373 XNUMX

\rho =\frac{P_1}{RT_1}=\frac{4000}{0.287*573}=24.32 kg/m^3

\\\ dot {m} = \ rho_1 A_1 V_1 = 24.32 * 10 * 10 ^ {- 4} * 150 \\ \\\ dot {m} = 3.648 \ frac {kg} {s}

Q.3] Un gaz parfait ayant une chaleur spécifique à pression constante de 1 kJ / kgK entre et sort d'une turbine à gaz avec la même vitesse. La température du gaz à l'entrée et à la sortie de la turbine est respectivement de 1100 et 400 Kelvin et la production d'électricité est au taux de 4.6 mégawatts et les fuites de chaleur sont au taux de 300 kilo-Joule / seconde à travers le carter de la turbine. Calculez le débit massique du gaz à travers la turbine. (GATE-17-SET-2)

Résolution : Cp = 1 kJ / kgK, V1 = V2T1 = 1100 K, T2 = 400 K, puissance = 4600 kW

La perte de chaleur du carter de turbine est de 300 kJ / s = Q

Selon l'équation d'énergie Steady Flow

\ dot {m} h_1 + Q = \ point {m} h_2 + W

\\\dot{m}h_1+Q=\dot{m}h_2+W\\ \\\dot{m}[h_1-h_2]=W-Q\\ \\\dot{m}C_p[T_1-T_2]=W-Q\\ \\\dot{m}=\frac{W-Q}{C_p[T_1-T_2]}=\frac{4600+300}{1100-400}=7\;\frac{kg}{s}

QFP

Pourquoi le débit massique est-il important?

Réponse: Le débit massique est important dans le large éventail de domaines qui incluent la dynamique des fluides, la pharmacie, la pétrochimie, etc. Il est important de s'assurer que le bon fluide possédant les propriétés souhaitées s'écoule vers l'emplacement requis. Il est important de maintenir et de contrôler la qualité de l'écoulement du fluide. Ses mesures précises garantissent la sécurité des travailleurs travaillant dans un environnement dangereux et dangereux. Il est également important pour les bonnes performances de la machine, son efficacité et son environnement.

Débit massique d'eau

Le débit massique est donné par l'équation

\ dot {m} = \ rho AV

La densité de l'eau est de 1000 kg / m3

\ dot {m} = 1000 XNUMXAV

Débit massique d'air

Le débit massique est donné par l'équation

\ dot {m} = \ rho AV

La densité de l'air est de 1 kg / m3

\ dot {m} = AV

Comment obtenir le débit massique de l'enthalpie?

Le transfert de chaleur dans les fluides et la thermodynamique est donné par l'équation suivante

Q = \ point {m} h

Où Q = transfert de chaleur, m = débit massique, h = changement d'enthalpie Pour la chaleur constante fournie ou rejetée, l'enthalpie est inversement proportionnelle au débit massique.

Comment obtenir le débit massique de Velocity?

En hydrodynamique, le débit massique peut être dérivé du débit volumique à l'aide de l'équation de continuité.

L'équation de continuité est donnée par

Q = AV

Où,

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

En multipliant l'équation de continuité par la densité du fluide obtenu,

\ dot {m} = \ rho AV

Débitmètre massique
Crédit d'image: Œuvre dérivée de Julius Schröder: Régi51Luftmassenmesser2 1CC BY-SA 3.0

Le débit massique peut-il être négatif

L'amplitude du débit massique ne peut pas être négative. Si on nous fournit le débit massique avec un signe négatif, cela indique généralement que la direction du flux massique est inversée par rapport à la direction prise en compte.

Débit massique pour un gaz compressible idéal

L'air est supposé être un gaz compressible idéal avec Cp = 1 kJ / kg. K.

Le débit massique est donné par l'équation

\ dot {m} = \ rho AV

La densité de l'air est de 1 kg / m3

\ dot {m} = AV

Comment trouver le débit massique d'un fluide frigorifique R 134a et ses températures dans un congélateur domestique Comment puis-je les trouver?

En supposant que le congélateur domestique fonctionne sur un cycle de compression de vapeur, afin de connaître le débit massique du liquide de refroidissement R-134a, nous devons trouver:

  1. Puissance frigorifique nette ou effet - généralement donné pour ce modèle particulier de congélateur.
  2. Pression et température d'entrée du compresseur
  3. Pression et température de sortie du compresseur
  4. Température et pression à l'entrée de l'évaporateur
  5. Température et pression à la sortie du condenseur
  6. Pour le diagramme Ph, trouvez l'enthalpie à tous les points ci-dessus.
  7. Effet frigorifique net = débit massique * [h1 - h2]

Quelle est la relation entre la pression et le débit massique Le débit massique augmente-t-il en cas d'augmentation de pression et le débit massique diminue-t-il en cas de diminution de la pression?

laissez,

L = longueur du tuyau

V = vitesse d'écoulement du fluide

μ = viscosité dynamique du fluide

d = diamètre du tuyau

Selon l'équation de Hagen Poiseuille

\ Delta P = \ frac {32 \ mu lV} {d ^ 2}

Multiplier le numérateur et le dénominateur par ρA

\ Delta P = \ frac {32 \ mu lV \ rho A} {\ rho Ad ^ 2}

\ Delta P = \ frac {32 \ nu \ dot {m} l} {\ frac {\ pi} {4} d ^ 2 * d ^ 2}

\ Delta P = \ frac {40.743 \ nu \ dot {m} l} {d ^ 4}

où, ν = viscosité cinématique = μ / ρ

Ainsi, à mesure que la différence de pression augmente, le débit massique augmente et vice versa.

Pour une buse convergente, si la pression de sortie est inférieure à la pression critique, quel sera le débit massique?

Selon la situation décrite, la vitesse de sortie de la buse est

C_2=\sqrt{\frac{2n}{n+1}P_1V_1}

Le débit massique sera

\ dot {m} = \ frac {A_2C_2r ^ \ frac {1} {n}} {V_2}

A1, Un2 = Zone d'entrée et de sortie de la buse

C1, C2 = Vitesse d'entrée et de sortie de la buse

P1, P2 = Pression d'entrée et de sortie

V1, V2 = Volume à l'entrée et à la sortie de la buse

r = Rapport de pression = P2/P1

n = indice d'expansion

Pourquoi le débit massique est-il ρVA alors que le débit volumétrique est AV?

En hydrodynamique, le flux massique peut être dérivé du débit volumique à l'aide de l'équation de continuité.

L'équation de continuité est donnée par

Q = AV

Où,

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

En multipliant l'équation de continuité par la densité du fluide, on obtient le débit massique,

\ dot {m} = \ rho AV = \ rho Q

Où,

ρ = densité du fluide

Comment le principe de Coriolis est-il utilisé pour mesurer le débit massique?

Un débitmètre massique Coriolis fonctionne sur le principe du Effet de Coriolis et ce sont de vrais compteurs massiques car ils mesurent le débit massique directement plutôt que de mesurer le débit volumétrique et de le convertir en débit massique.

Le compteur Coriolis fonctionne de manière linéaire, entre-temps, aucun réglage n'est essentiel pour changer la caractéristique du fluide. Il est indépendant des caractéristiques du fluide.

Principe de fonctionnement: 

Le fluide peut s'écouler à travers un tube en forme de U. Une force d'excitation basée sur l'oscillation est utilisée sur le tube, le faisant osciller. La vibration fait que le fluide induit une torsion ou une rotation du tuyau en raison de l'accélération de Coriolis. L'accélération de Coriolis agit à l'opposé de la force d'excitation appliquée. La torsion générée entraîne un décalage temporel du débit entre le côté entrée et le côté sortie du tube, et ce retard ou différence de phase est proportionnel au débit massique.

Quelle est la relation entre le débit massique et le débit volumique?

En hydrodynamique, le débit massique peut être dérivé du débit volumique à l'aide de l'équation de continuité.

L'équation de continuité est donnée par

Q = AV

Où,

A = Aire de la section transversale

V = vitesse d'écoulement du fluide

En multipliant l'équation de continuité par la densité du fluide obtenu,

\ dot {m} = \ rho AV = \ rho Q

Où,

ρ = densité du fluide

Quelle est la formule pour trouver le débit massique dans un condenseur refroidi à l'eau?

laissez,

h1 = enthalpie de l'eau à l'entrée du condenseur

T1 = Température de l'eau à l'entrée du condenseur

h2 = enthalpie de l'eau à la sortie du condenseur

T2 = Température de l'eau à la sortie du condenseur

Cp = Chaleur spécifique de l'eau à pression constante

Puissance du condenseur,

\\P=\dot{m}[h_1-h_2]\\ \\\dot{m}=\frac{P}{h_1-h_2}\\ \\\dot{m}=\frac{P}{C_p[T_1-T_2]}

Comment trouvez-vous le débit massique avec la température et la pression?

laissez,

L = longueur du tuyau

V = vitesse d'écoulement du fluide

μ = viscosité dynamique du fluide

d = diamètre du tuyau

Selon l'équation de Hagen Poiseuille

\ Delta P = \ frac {32 \ mu lV} {d ^ 2}

Multiplier le numérateur et le dénominateur par ρA

\ Delta P = \ frac {32 \ mu lV \ rho A} {\ rho Ad ^ 2}

\ Delta P = \ frac {32 \ nu \ dot {m} l} {\ frac {\ pi} {4} d ^ 2 * d ^ 2}

\ Delta P = \ frac {40.743 \ nu \ dot {m} l} {d ^ 4}

où, ν = viscosité cinématique = μ / ρ

Ainsi, à mesure que la différence de pression augmente, m augmente.

Selon l'équation d'énergie Steady Flow

\\\ point {m} h_1 \ pm Q = \ point {m} h_2 \ pm W \\ \\\ point {m} (h_1-h_2) = W \ pm Q \\ \\\ point {m} C_p (T_1-T_2) = W \ pm Q

Pourquoi en débit étranglé, nous contrôlons toujours la pression en aval alors que le débit massique maximal dépend de la pression en amont

Il est impossible de réguler les débits massiques étranglés en modifiant la pression en aval. Lorsque les conditions sonores atteignent la gorge, les perturbations de pression dues à la pression aval régulée ne peuvent pas se propager en amont. Ainsi, vous ne pouvez pas contrôler le débit maximum en régulant la contre-pression en aval pour un débit étranglé.

Quel est le débit massique moyen de fluide de l'eau dans des tuyaux d'un diamètre de 10 cm, la vitesse d'écoulement est de 20 m / s.

En hydrodynamique

\\\ dot {m} = \ rho AV \\\ dot {m} = 1000 * \ frac {\ pi} {4} * 0.1 ^ 2 * 20 \\ \\\ dot {m} = 157.08 \; \ frac {kg} {s}

Pour connaître le procédé polytropique (cliquer ici)et numéro Prandtl (Cliquez ici)

À propos de Hakimuddin Bawangaonwala

Je suis Hakimuddin Bawangaonwala, un ingénieur en conception mécanique avec une expertise en conception et développement mécanique. J'ai terminé M. Tech en ingénierie de conception et j'ai 2.5 ans d'expérience en recherche. Jusqu'à maintenant publié Deux documents de recherche sur le tournage dur et l'analyse par éléments finis des appareils de traitement thermique. Mon domaine d'intérêt est la conception de machines, la résistance des matériaux, le transfert de chaleur, l'ingénierie thermique, etc. En dehors de la recherche.
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