튜브를 통과하는 물의 흐름을 결정하는 법

동영상: [홍사훈의 경제쇼] 안유화-중국 양회의 결정-’동수서산’(東數西算)프로젝트&부동산 경제 회귀 | KBS 220311 방송

콘텐츠

지침
어떻게
필요한 것

튜브를 통과하는 흐름은 중력 또는 압력에 의해 발생합니다. 그것은 층류 (매끄러운) 또는 난류 (거친) 일 수 있습니다. 유량 또는 유량을 결정하는 데 사용되는 방법은 액체의 특성 및 도관 채널의 특성에 따라 다릅니다. 계산을위한 가장 간단한 유속은 고정 된 경사면에서 절반 채워진 파이프를 통해 균일하게 흐르는 물이며 대기를 넘어서는 추가적인 압력이없는 고정 된 직경입니다. 균일 한 흐름은 일정한 깊이를 갖는다. 이러한 방식의 유동관은 열린 채널로 간주되고 Chezy-Manning 방정식을 사용하여 유속을 계산할 수 있습니다. 모든 측정은 미터로 변환되어야합니다.

지침

플라스틱 튜브의 흐름 (Fotolia.com에서 chrisharvey하여 연못 파이프 이미지)

관내에서의 심도 (d)를 측정하십시오. 이것은 수면에서 가장 낮은 지점 인 원형 튜브의 바닥까지의 거리입니다. 눈금자 또는 테이프를 튜브의 경사면에 수직으로 유지하십시오. 측정 테이프의 끝을 가장 낮은 지점에 유지하고 원형 단면의 반대쪽으로 연장하여 튜브의 내경 (D)을 측정합니다. 다음 방정식을 사용한 예로서 유량의 깊이 (d)와 내부 직경 (D) 1.5m에 대해 2 미터를 사용할 수 있습니다. 반경은 직경의 반이므로 튜브 반경은 0.7m입니다.
거리에 대한 높이의 강하를 측정하여 튜브의 기울기를 결정하십시오. 표고 하강은 평평한면에 수직 인 수직 축에서 유동이 이동하는 거리입니다. 기울기 측정 도구를 사용할 수도 있습니다. 그렇지 않으면 건설 수준이 1.8 미터이고 측정 테이프가 잘 작동합니다. 레벨의 끝 부분을 튜브 상단에 놓고 튜브의 최상위 레벨에 맞 춥니 다. 인디케이터가 레벨을 읽을 때까지 레벨의 플로팅 팁을 높이거나 낮 춥니 다. 측정 된 테이프를 평면에 수직으로 유지하면서 레벨의 떠 다니는 끝의 바닥과 튜브의 꼭대기 사이의 거리를 측정합니다. 이 방법을 "승천 (ascension)"이라고합니다. 1.8 미터 수준이 사용 되었기 때문에 "실행"은 1.8 미터입니다. 기울기는 "run"을 "ascending"으로 나눔으로써 계산됩니다. 예를 들어 증가가 0.15 미터 인 경우 슬로프를 계산할 수 있습니다. S = "상승"/ "실행"= 0.15m / 1.8m = 0.015 = 1.5 %. 기울기는 0.015입니다. 백분율의 관점에서 관의 기울기는 1.5 %입니다.
물의 흐름을 포함하여 튜브의 단면을 스케치하고 측정에 라벨을 붙입니다. 튜브의 젖은 둘레 P를 계산하십시오. 이것은 물 밑에있는 파이프 라인의 내부 둘레를 따른 거리입니다. 이 거리는 원호를 형성하며, 튜브의 반경에 짝을 이루는 각을 곱함으로써 해결할 수 있습니다. 움직이는 각도를 생각하는 또 다른 방법은 호 간격의 각도입니다. 이 거리에 대한 방정식은 다음과 같습니다. P =? r, 어디? = 호의 경사 각도 (라디안) 및 r = 튜브 반경.
스케치에 튜브의 중심을 표시하고 물의 표면이 벽과 만날 수 있도록 튜브 중심에서 두 개의 광선을 그립니다. 이 두 광선 선 사이에 표시된 각도 (라디안)를 사용하여 젖은 둘레를 계산할 수 있습니다. 이것은 중심 각이며, 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 튜브가 절반 이상 가득차면이 방정식은 다릅니다. 그래서? = 2 호 ((r - d) / r), d = 유동 깊이, r = 관의 반지름. 이 예에서? = 2 아크 (0.7 m - 0.6 m) / 0.7 m) = 0.14 라디안. 코사인 호는 역 코사인 또는 cos ^ -1과 같습니다.
중앙 광선과 관의 각도를 사용하여 젖은 둘레 (P)에 대한 방정식을 푸십시오. 예로서 아래 방정식을 참조하십시오. P =? R = 0.14 라디안 * 0.7 미터 = 0.1 미터.
스케치에서 흐름 영역 (A)을 표시하십시오. 이것은 물이 차지하는 전체 영역입니다. 영역의 기하학적 모양을 섹터라고하며,이 영역을 찾는 공식은 다음과 같습니다. 여기서 r은 관의 반지름입니다 (여기서 r = = 중심각. 예를 들어 아래의이 방정식을 참조하십시오. A = (r2 (ρ-sinθ)) / 2 = (0.7 ^ 0.6m * (0.14 - sin (0.14)) / 2 = 2.2 평방 미터.
방정식 R = A / P를 사용하여 수력 반경 (R) 또는 유동 면적과 습윤 둘레 사이의 비율을 계산하십시오. 여기서 A는 유동 면적이고 P는 습윤 둘레입니다. 예를 들어 아래 방정식을 참조하십시오. R = A / P = 2.2m2 / 2m = 0.3m.
파이프 재료에 대한 매닝 거칠기 계수를 결정합니다. 물질이 가혹할수록 물에 마찰이 많아 지므로 흐름이 낮아집니다. 이 계수는 유량 계산시이를 고려합니다. 매닝 거칠기 계수는 대부분의 토목 공학 참조 매뉴얼에서 찾을 수 있습니다. 일반적인 값은 콘크리트의 경우 0.013, PVC의 경우 0.009, 주름진 강에서는 0.024입니다. 예를 들어 0.013의 값은 콘크리트 파이프를 나타냅니다.
Chezy-Manning 방정식을 사용하여 유량을 계산합니다. 이 방정식은 Chezy 방정식과 Manning 방정식의 조합입니다. 그것은 토목 공학에서 튜브를 통과하는 유량을 계산하기 위해 정기적으로 사용됩니다. 유속 (Q)의 값은 초당 입방 미터입니다. Q = 유속, n = 매닝 거칠기 계수, a = 유동 면적, R = 수력 반경 및 Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3) S = 관 기울기. Q = (1.49 / n) (A) (R ^ (2/3)) (ΔS) = (1.49 / 0.013) * (2.2 평방 미터) * 0.3 ^ (2/3) 미터 (.05) = 초당 60 입방 미터.
계산기를 사용하여 수학을 확인하십시오. 유속 (Q)은 초당 입방 미터입니다. 이 예에서 이것은 매초 60m3의 물이 파이프에서 빠져 나오는 것을 의미합니다.

어떻게

속도는 방정식 V = Q / A를 사용하여 유량과 면적으로부터 계산할 수 있습니다. 장거리의 경우, 측량기와로드의 레벨을 사용하여 높이 변화를 측정해야합니다. Chezy-Manning 방정식은 미터법 측정 값과 약간 다릅니다 : (s) = Q (1.00 / n) (A) (R (2/3)) [m ^ 3 / s].