Débit volumétrique : 7 concepts importants

Débit volumique

Le débit volumétrique (débit volumique, débit de fluide) est défini comme le volume de fluide passé par unité de temps à travers un corps circulant de fluide tel qu'un tuyau, un canal, un canal fluvial, etc. ); En hydrométrie, on parle de débit.

Généralement, le débit volumique est désigné par le symbole Q ou V. L'unité SI est m3/s. Les centimètres cubes par minute sont également utilisés comme unité de débit volumique dans les écoulements à petite échelle.

Le débit volumétrique est également mesuré en pieds3/s ou gallon/min.

Le débit volumétrique n'est pas similaire au flux volumétrique, comme le comprend la loi de Darcy et le montre le symbole q, les unités de m3/ (m2·s), c'est-à-dire m·s-1(rapidité). Dans le calcul, l'intégration du flux sur la surface calcule le débit volumétrique.

Le débit volumétrique
Débit volumique

En attendant, il s’agit d’une quantité scalaire, car c’est uniquement la dérivée temporelle du volume. La variation des débits de volume à travers une zone serait nulle dans une situation de débit stable.

Équation du débit volumétrique

Le débit volumétrique exprime le volume occupé par ces molécules dans un écoulement de fluide pendant un temps donné.

Q (V)  = A v

L'équation donnée n'est valable que pour les sections transversales plates et planes. Généralement, dans le cas d'une surface courbe, l'équation s'avère être des intégrales de surface.

Q (V) = débit volumétrique (en m3/s), l/s, l/min (LPM)

A – Superficie de la section transversale d'un tuyau ou d'un canal (m2)

v – Vitesse (m/s, m/min, fps, fpm etc.

Comme les gaz sont compressibles, volumétriques les débits peuvent changer considérablement lorsqu’ils sont soumis à une pression ou des variations de température ; c'est pourquoi il est important de concevoir des équipements ou des procédés thermiques et des procédés chimiques.

Symbole de débit volumétrique

Le symbole du débit volumétrique est donné par V ou Q

Unités de débit volumétrique

L'unité de débit volumétrique est donnée comme (en m3/s), l/s, l/min (LPM), cfm, gpm

Débit volumétrique en débit massique

La variation entre le débit massique et le débit volumétrique est liée à la densité de ce que vous déplacez. Nous nous concentrons sur celui sur lequel nous nous concentrons en fonction de la préoccupation du problème. Par exemple, si nous développons un système destiné à être utilisé dans un hôpital, il pourrait s’agir de faire circuler de l’eau ou du sang. Puisque le sang est plus dense que l’eau, le même débit volumétrique entraînerait un débit massique plus élevé si le liquide était du sang que s’il s’agissait d’eau. À l’inverse, si le flux entraînait le déplacement d’une quantité spécifique de masse en un temps donné, plus d’eau serait déplacée que de sang.

Débit volumétrique à vitesse

Si on voit l'unité de débit volumétrique, c'est m3/s, et l’unité de vitesse est m/s. Donc si nous voulons convertir le débit volumétrique en vitesse. Nous divisons le débit volumétrique par la section transversale à partir de laquelle le fluide s'écoule. Ici, nous devons prendre une zone d’une section transversale d’un tuyau d’où s’écoule un liquide.

En bref, si nous voulons trouver une vitesse à partir du débit volumétrique, nous devons diviser le débit volumétrique par la section transversale du tuyau ou du conduit à partir duquel il s'écoule.

Unité de débit volumétrique m3/s

Unité de surface m2

Unité de vitesse =

Unité de vitesse =(m^3/s)/m^2 =m/s

Débit volumétrique en débit molaire

Vous savez que le débit molaire (n) est défini comme le non. nombre de taupes dans une solution/un mélange qui passent par le point de mesure par unité de temps

Alors que le débit volumétrique (V) est le volume de fluide passant à travers le point de mesure par unité de temps.

Ces deux éléments sont reliés par une équation

? (densité du fluide) = n/V

FAQ

Qu'entend-on par débit?

Tout d’abord, il faut savoir qu’il existe deux types de débits : masse et volumétrique.

Les deux débits sont utilisés pour connaître la quantité de fluide qui traverse une section de tuyau par unité de temps. Le débit massique mesure la masse en écoulement et le débit volumétrique mesure le volume de fluide en écoulement.

Si le fluide est de nature incompressible, comme l’eau liquide dans des conditions normales, les deux quantités sont proportionnelles, en utilisant la densité du fluide.

Ces débits sont utiles dans de nombreux fluide important calculs de dynamique, je me réjouis donc d'une des applications : l'équation de continuité.

L'équation de continuité énonce dans une canalisation à parois étanches où circule un fluide incompressible, la débit volumétrique est constante dans toutes les sections de canalisation.

Calcul du débit à l'aide de la pression

Dans les cas tels que les buses à débit, le venturi et l'orifice, le débit dépend de ΔP (P1-P2) par l'équation :

Q = CD π/4 D22 [2(P1-P2) / ρ(1 – d4)]1/2

Partout où:

Q  -> débit en m3/s

CD -> coefficient de décharge = A2/A1

P1 et P2 –> en N/m2

ρ ->  densité du fluide en unité kg/m3

D2 -> Le diamètre intérieur des buses (en m)

D1 ->  Le diamètre du tuyau d'entrée et de sortie (en m)

et d = rapport diamètre D2/D1

Puis-je ajouter deux débits volumétriques différents du même gaz provenant de deux tuyaux différents et mesurés dans des conditions différentes ?

Si l’on considère plusieurs situations, la réponse est oui. Voyons quelles sont ces situations ? La pression dans le pipeline doit être relativement minime. Il n'y a aucun changement de densité en raison de la variation de pression. Le débitmètre doit être installé loin de la jonction du tuyau pour éviter les interférences de pression.

Quand le débit volumétrique maximal se produirait-il à travers une pompe, et pourquoi ?

Si l’on considère une pompe centrifuge, le débit volumétrique de la pompe est directement proportionnel à la vitesse de la roue et au cube du diamètre de la roue. Ainsi, si l’on augmente la vitesse pour une pompe donnée, on obtiendra un débit élevé. Sinon, si l'on se concentre sur le diamètre, on peut installer une grosse pompe pour obtenir un débit élevé. Il est également possible d’obtenir un débit élevé en installant plusieurs pompes en parallèle. N'oubliez pas que chaque pompe doit développer la même hauteur de refoulement ; sinon, un reflux vers une autre pompe pourrait se produire.

Mais toutes ces solutions reposent sur des considérations théoriques. Si vous êtes censé faire cela dans une usine réelle, vous devez alors prendre en compte de nombreuses contraintes !

Par exemple, vous devez considérer le coût d’une pompe, la consommation d’espace, etc.

Comment convertir un débit molaire en débit volumétrique ?

Ces deux éléments sont reliés par une équation

? (densité du fluide) = n/V

Pourquoi le débit volumétrique à l’entrée n’est-il pas égal à celui à la sortie en régime permanent ?

Si le débit est incompressible et non réactif, il est alors possible que le débit volumétrique ne soit pas le même qu'en entrée et en sortie. Une autre solution pourrait être que la loi de conservation de la masse doit être respectée.

Existe-t-il une relation entre la pression et le débit volumétrique dans l’air ?

Pour cette relation, nous pouvons rechercher la « relation de Hagen-Poiseuille », le débit du tuyau est lié à la taille du tuyau, les propriétés du fluide et ΔP ont été expliqués.

Il est dérivé des équations de Navier-Stokes, il s’agit donc d’un équilibre de quantité de mouvement.

∆P=128μLQ/(πd^4 )

P est la chute de pression [Pa]

μ est la viscosité du fluide [Pa⋅s]

L égal à la longueur du tuyau [m]

Q sera le débit volumique en [m3/s]

d est le diamètre du tuyau [m]

Pourquoi la hauteur manométrique d'une pompe diminue-t-elle avec le débit volumétrique ?

Il est en fait plus facile de visualiser si vous les inversez. En tant que chef que le la pompe doit fonctionner par contre diminue, le volume qu'elle rejette augmente (pour une pompe centrifuge à vitesse donnée).

Essentiellement, la pompe transmet de l’énergie au fluide à un taux fixe (en ignorant momentanément l’efficacité). Cette énergie peut être produite sous forme d'énergie potentielle (hauteur) ou d'énergie cinétique (débit volumétrique), ou toute combinaison jusqu'à la quantité totale d'énergie.

C’est comme pousser un poids lourd sur une rampe. Plus la rampe est raide, moins vous pouvez la pousser avec du poids.      

Quelle est la différence entre le flux volumétrique et la vitesse dans un écoulement de milieu poreux ?

Le flux volumétrique est le volume de fluide circulant à travers une surface unitaire en une unité de temps, tandis que la vitesse est la distance parcourue par le fluide à partir de deux points de temps unitaires.

L'unité de flux volumétrique et de vitesse est la même.

Dans le cas d’un milieu poreux, le flux volumétrique sera inférieur ou égal (moins susceptible d’être égal) à la vitesse d’écoulement, selon la porosité du milieu.

La chute d'eau descendant un tuyau vertical accélère-t-elle à g ? Je souhaite calculer le débit volumétrique d'eau au fond d'un tuyau vertical de 85 m de haut ?

Cela dépend du facteur de friction du tuyau. Le facteur de frottement dépend de la rugosité du tuyau et du nombre de Reynold. Le frottement est une résistance au débit de l’eau. Cela signifie que la friction réduit l’accélération. Si l’on considère que le frottement est nul, alors l’accélération est égale à g.

Un flux d’eau continu serait établi le long de la canalisation. Cela n’aurait donc pas d’importance, puisque la vitesse moyenne serait la même qu’au sommet du tuyau ou à mi-chemin.

Si vous souhaitez calculer le débit volumétrique d’eau au fond du tuyau, vous devez calculer la vitesse et la multiplier par la section transversale du tuyau.

si l'on ignore le frottement, la vitesse moyenne au fond est donnée par

v = √2gh

La perte d’énergie peut être trouvée dans le diagramme de mauvaise humeur.

Comment une vanne affecte-t-elle le débit volumétrique sans violer la conservation de la masse ?

Comme nous le savons, le débit volumétrique est la multiplication de la vitesse et de la section transversale à partir de laquelle le flux s'écoule. Dans le cas de la vanne, la surface de la section transversale est affectée. Le changement de la section transversale fait varier la vitesse du fluide en écoulement, mais le débit volumique global reste le même. Le principe de conservation de masse est satisfait. Conformément au principe de Bernoulli, nous savons que la réduction de l’énergie cinétique de la section transversale est convertie en énergie de pression.

flux
Relation surface, vitesse et pression

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