Kuinka lasketaan?

Lyhyesti : kyllä.
Etsi kirjastosta joku lukion fysiikan kirja tai kaasudynamiikan oppikirja, niissä on pilvin-pimein tuollaisia esimerkkejä.

Kun sinulla on pieni reikä, lasketaan paine-eron ja reiän muodon & seinän paksuuden avulla ilman massavirta (kg/s) reiän lävitse. Muista aina käyttää Pascaleja ja absoluuttista painetta, 1Bar= 101 000 Pa ja putkessa on (1 5) 606 000Pa. Pituusmittana on metri [m], millien kanssa tulee aloittelijalla viheitä.

Tarvitset tässä Reynoldsin lukua, joka samalla kertoo onko virtaus laminaarinen, vai onko siinä pyörteitä. ks. esim. http://www.efunda.com/formulae/fluids/calc_pipe_friction.cfm
http://psdam.mit.edu/2.000/Administrative/handouts/Hydraulics/Turbulent-Flow.pdf
Pikkureiässä sinulla on varmasti 5 bar ylipaineella turbulenttinen virtaus, mutta isossa putkessa arvaisin että se on laminaarinen, eli ei pyörteitä.

Turbulenssien kanssa saavutetaan helposti tilanne, jossa lähtöpaineen kasvattaminen ei enää suurenna käytännössä massavirtaa yhtään, vaan lisäteho menee pyörteisiin ja metelin tuottamiseen. Tällöin on parempi muotoilla ja suurentaa ulostuloreikää, jotta kaasua (höyryä ym) saadaan lisää. Samasta syystä "suurempi putki" pitää olla paljon isompi kuin ulostuloreikä, ettei paine huku pyörteisiin.



Sama massavirta liikkuu koko putkessa, kuin mitä tulee ulos reiästä. Älä sotkeennu litroihin, niillä ei ole mitään tekoa kokoonpuristuvan ilman kanssa, puhu vain kg-yksiköistä.

Ilma ei liiku isossakaan putkessa tasaisesti, mutta voit laskea keskimääräisen liikkumisnopeuden
M="m,piste"= massavirta [kg/s]
r="rho"= tiheys (6bar,abs) [kg/m³], huom. ei sama kuin 1bar tiheys!
A=putken poikkileikkauksen ala [m²]
M/(r·A)= keskimääräinen virtausnopeus
Tämä tieto riittää ammattitaitoiselle haalarimiehelle, joskus näppituntumalla hän ei tarvitse edes näitä laskuja. Oliko tämä muuten koulutehtävä vaiko ihan tosielämän tilanne?

Tarkemmin virtauksen muodoista:
Lähellä reikää ilmavirtaus muuttuu voimakkaasti, mutta hieman kauempana voidaan katsoa että se on "kehittynyt" niin että keskellä putkea virtaa ilma nopeimmin ja aivan reunalla on virtausnopeus nolla. Tarkimpaan tulokseen päästään FEM / RFID - ohjelmistoilla, mutta ne ovat tavallisen kuluttajan ulottumattomissa, eikä "kotikäyttöön" niitä edes tarvita.

Toivottavasti auttoi..

Jos putkessa on painetta 5 bar ja ulkopuolella 1 bar, on virtaus reiässä joka tapauksessa ylikriittistä ja virtausnopeus on äänen nopeus. Tästä on helppo laskea massavirta jne. Sitä, mikä kaasun nopeus putkessa on, on mahdotonta päätellä annetuilla tiedoilla.