Contenu
- Calcul du débit dans un orifice
- Utilisation de la formule de débit
- Calcul du débit en utilisant la pression
Trouver le débit d'eau d'un bec, comme un robinet de jardin ou un robinet de salle de bain, est un exercice simple qui ne nécessite rien de plus qu'un seau et une minuterie. Le calcul du débit dans une cuvette ouverte, telle qu'une gouttière ou un lit de rivière, est un peu plus compliqué et le calcul du débit d'un liquide à l'intérieur d'un tuyau fermé est encore plus complexe.
La formule de débit, en général, est Q = UNE × v, où Q est le débit, UNE est l'aire de la section transversale en un point du chemin de l'écoulement et v est la vitesse du liquide en ce point. Dans certaines situations, telles que celle de l’eau qui coule dans un lit de rivière, calculer UNE est difficile, et le mieux que vous puissiez faire est une approximation. Dans d’autres, comme celle d’un fluide s’écoulant dans une conduite fermée, il est difficile de mesurer v, mais vous ne devez pas. Si vous pouvez mesurer la pression du fluide, vous pouvez utiliser la loi de Poiseuilles.
Calcul du débit dans un orifice
Si vous devez connaître le débit à travers un orifice, tel qu'un robinet ou un goutte-à-goutte, il vous suffit de permettre à un certain volume de s'accumuler dans un récipient et de mesurer le temps nécessaire à son accumulation. Par exemple, vous pouvez mesurer le débit d'un robinet en permettant à l'eau de remplir un seau de 5 gallons et en enregistrant l'heure. Divisez 5 par le temps nécessaire pour obtenir le nombre de gallons par unité de temps. Si vous mesurez le temps en minutes, vous obtiendrez le résultat en gallons par minute.
Pour mesurer le débit à partir d'un petit orifice, tel qu'un émetteur goutte à goutte, vous avez besoin d'un récipient beaucoup plus petit, tel qu'un pot de pinte, et d'une unité de temps plus longue, mais le principe est le même. Les émetteurs goutte à goutte sont généralement évalués en nombre de gallons par heure qu'ils émettent. Un émetteur qui produit 1 gallon par heure remplit un pot de pinte en 15 minutes.
Utilisation de la formule de débit
Si vous pouvez voir le fluide couler, vous pouvez mesurer sa vitesse, ce qui signifie que tout ce dont vous avez besoin est la zone dans laquelle le fluide coule pour calculer le débit à l'aide de la formule Q = UNE × v.
Si le fluide coule à travers un orifice ou un tube transparent, une façon de mesurer la vitesse consiste à introduire un colorant en tant que marqueur et à déterminer le temps nécessaire au colorant pour qu'il passe deux points. Après avoir mesuré le rayon du tube ou de l’orifice, vous pouvez calculer la surface à l’aide de π_r_2puis utiliser v × UNE calculer le débit.
Pour traverser des éléments naturels, tels qu'un lit de rivière, vous devez approximer la zone. Supposons que la partie la plus profonde de la rivière soit le rayon d'un creux semi-cylindrique. Calculez l'aire de la section transversale à l'aide de π_r_2, puis prendre la moitié de cela et l'utiliser pour UNE dans l'équation Q = v × UNE pour obtenir un débit approximatif.
Calcul du débit en utilisant la pression
Lorsqu'un fluide circule dans un tuyau fermé, vous ne pouvez pas le voir, vous ne pouvez donc pas mesurer sa vitesse. Toutefois, si vous pouvez mesurer la pression du fluide - ce qui est généralement facile à faire à l’aide d’un manomètre - vous pouvez utiliser la loi de Poiseuilles pour calculer le débit. Selon la loi de Poiseuilles, le débit Q varie directement avec la différence de pression Δ_p_ entre les extrémités du tuyau et la quatrième puissance du rayon du tuyau r4, et il varie inversement à la longueur du tuyau L. L'équation est la suivante:
Q = frac {π Delta pr ^ 4} {8μL}où µ est la viscosité du fluide.
La loi de Poiseuilles suppose un écoulement laminaire (non turbulent), ce qui est une hypothèse sûre pour les basses pressions et les petits diamètres de tuyaux.