le débit volumétrique il permet de déterminer le volume de fluide qui traverse une section du conduit et fournit une mesure de la vitesse à laquelle le fluide se déplace à travers celui-ci. Par conséquent, sa mesure est particulièrement intéressante dans des domaines aussi divers que l'industrie, la médecine, la construction et la recherche, entre autres..
Cependant, mesurer la vitesse d'un fluide (qu'il s'agisse d'un liquide, d'un gaz ou d'un mélange des deux) n'est pas aussi simple que de mesurer la vitesse de déplacement d'un corps solide. Par conséquent, il arrive que pour connaître la vitesse d'un fluide il faut connaître son débit.
Cette question et beaucoup d'autres liées aux fluides sont traitées par la branche de la physique connue sous le nom de mécanique des fluides. Le débit est défini comme la quantité de fluide qui traverse une section d'un conduit, qu'il s'agisse d'un pipeline, d'un oléoduc, d'une rivière, d'un canal, d'un conduit sanguin, etc., en tenant compte d'une unité temporelle.
Le volume qui traverse une zone donnée en une unité de temps est généralement calculé, également appelé débit volumétrique. Le débit massique ou massique qui traverse une zone donnée à un moment donné est également défini, bien qu'il soit moins utilisé que le débit volumétrique..
Le débit volumétrique est représenté par la lettre Q. Pour les cas où le débit se déplace perpendiculairement à la section du conducteur, il est déterminé par la formule suivante:
Q = A = V / t
Dans cette formule, A est la section du conducteur (c'est la vitesse moyenne du fluide), V est le volume et t est le temps. Depuis dans le système international la zone ou la section du conducteur est mesurée en mdeux et la vitesse en m / s, le débit est mesuré m3/ s.
Pour les cas où la vitesse du déplacement du fluide crée un angle θ avec la direction perpendiculaire à la section de surface A, l'expression pour déterminer le débit est la suivante:
Q = A cos θ
Ceci est cohérent avec l'équation précédente, puisque lorsque l'écoulement est perpendiculaire à l'aire A, θ = 0 et, par conséquent, cos θ = 1.
Les équations ci-dessus ne sont vraies que si la vitesse du fluide est uniforme et si l'aire de la section est plate. Sinon, le débit volumétrique est calculé par l'intégrale suivante:
Q = ∫∫s v d S
Dans cette intégrale, dS est le vecteur de surface, déterminé par l'expression suivante:
dS = n dS
Là, n est le vecteur unitaire normal à la surface du conduit et dS un élément différentiel de surface.
Une caractéristique des fluides incompressibles est que la masse du fluide est conservée au moyen de deux sections. Pour cette raison, l'équation de continuité est satisfaite, ce qui établit la relation suivante:
ρ1 À1 V1 = ρdeux Àdeux Vdeux
Dans cette équation, ρ est la densité du fluide.
Pour les cas de régimes en écoulement permanent, dans lesquels la densité est constante et, par conséquent, il est vrai que ρ1 = ρdeux, se résume à l'expression suivante:
À1 V1 = Adeux Vdeux
Cela revient à affirmer que le flux est conservé et donc:
Q1 = Qdeux.
De l'observation de ce qui précède, il s'ensuit que les fluides accélèrent lorsqu'ils atteignent une section plus étroite d'un conduit, alors qu'ils ralentissent lorsqu'ils atteignent une section plus large d'un conduit. Ce fait a des applications pratiques intéressantes, car il permet de jouer avec la vitesse de déplacement d'un fluide.
Le principe de Bernoulli détermine que pour un fluide idéal (c'est-à-dire un fluide qui n'a ni viscosité ni frottement) qui se déplace en circulation à travers un conduit fermé, son énergie reste constante tout au long de son déplacement..
En fin de compte, le principe de Bernoulli n'est rien de plus que la formulation de la loi de conservation de l'énergie pour l'écoulement d'un fluide. Ainsi, l'équation de Bernoulli peut être formulée comme suit:
h + vdeux / 2g + P / ρg = constante
Dans cette équation, h est la hauteur et g est l'accélération due à la gravité.
L'équation de Bernoulli prend en compte l'énergie d'un fluide à tout moment, une énergie constituée de trois composants.
Dans ce cas, l'équation de Bernoulli s'exprime comme suit:
h ρ g + (vdeux ρ) / 2 + P = constante
Logiquement, dans le cas d'un fluide réel l'expression de l'équation de Bernoulli n'est pas remplie, car des pertes par frottement se produisent dans le déplacement du fluide et il est nécessaire de recourir à une équation plus complexe.
Le débit volumétrique sera affecté s'il y a une obstruction dans le conduit.
De plus, le débit volumétrique peut également changer en raison des variations de température et de pression dans le fluide réel qui se déplace dans un conduit, surtout s'il s'agit d'un gaz, car le volume qu'un gaz occupe varie en fonction de la température et de la pression. à.
Une méthode très simple de mesure du débit volumétrique consiste à laisser un fluide s'écouler dans un réservoir de dosage pendant une période de temps spécifiée..
Cette méthode n'est généralement pas très pratique, mais la vérité est qu'elle est extrêmement simple et très illustrative pour comprendre la signification et l'importance de connaître le débit d'un fluide..
De cette manière, le fluide peut s'écouler dans un réservoir de mesure pendant un certain temps, le volume accumulé est mesuré et le résultat obtenu est divisé par le temps écoulé..
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