Estoy tratando de calcular a qué presión y velocidad el agua de un chorro de agua a alta presión golpeará un objeto a 100 milímetros de la abertura de la boquilla, pero no puedo resolverlo.
La boquilla se utilizará aproximadamente a 100 metros bajo el nivel del mar en agua salada. Es una boquilla circular con un diámetro = 2 milímetros. El agua del chorro de agua está a 400 bar y con un caudal de unos 60 litros por minuto.
¿Alguien sabe qué fórmula usar?
La fórmula a utilizar para la velocidad de la boquilla es:
V = (gpm * .321) / A donde: gpm = galones por minuto V = Velocidad en pies/seg A = Área de la boquilla en pulgadas cuadradas.
Una boquilla de 2 mm = 0,0787 pulgadas. Área A = 0,785 (0,0787 ^ 2) = 0,00486 pulgadas ^ 2
Caudal de 60 L/M = 15,7 gpm.
Velocidad de la boquilla V = (gpm * .321) / A
V = (15.7 * .321) / 0.00486 = 1036 ft/sec.
Fuerza de impacto F = (Pn - Po) * A donde: Po = presión a una profundidad del océano de 100 metros o 330 pies o unidades de 147 psi. Pn = presión de boquilla de 400 bar en Psi = 5880.
F = pounds force
La presión del agua del océano Df a 330 pies de profundidad es: Po = (Df * SG) / 2,31
Where: SG = Ocean water specific gravity = 1.03
H = one psi for each 2.31 feet of head.
Thus: Po = (330 * 1.03/ 2.31 = 147 psi.
F = (Pn - Po) * A: F = (5880 - 147) * 0.00486 = 5733 pounds.
Tenga en cuenta que F es un impacto en un área de solo 0,00486 in^2.
Debido a que no se conoce el tipo de boquilla, supuse que el efecto de la boquilla = 100 por ciento. En realidad, la boquilla eff. Será en algún lugar entre el 60 y el 90 por ciento.
Por experiencia, en una distancia de separación de solo 100 mm en un entorno submarino, la corriente en chorro de agua se mantendrá estrecha. Además, se supone que el deterioro de la velocidad del agua es insignificante.
Incluso con un flujo constante de 60 litros por minuto, debe proporcionar al menos el área de entrada de la boquilla (una que no sea la de 2 mm) o la velocidad de entrada de la boquilla. De lo contrario, te quedarás con una incógnita en la ecuación de Bernoulli. Si se trata de una boquilla de área constante, la velocidad de entrada y de salida será la misma debido a la ecuación de continuidad (suponiendo un flujo incompresible). Pero eso implicaría que el cambio en el término de energía cinética será 0 mientras que la presión cambia si asume diferentes presiones para la entrada y la salida (las energías potenciales se cancelarán si las alturas son las mismas). Esto lleva a una contradicción ya que la ecuación de Bernoulli dictaría que el cambio de presión sea igual a 0 para mantener la igualdad. En cuanto a la presión estática de salida, debe estar cerca de la presión del mar a esa profundidad.
honeste_vivere
Sr. hipotenusa