Uno dei principi primari nello studio della statica e della dinamica, in particolare nei fluidi, è la conservazione della massa. Questo principio afferma che la massa non è né creata né distrutta. Nell'analisi ingegneristica, la quantità di materia all'interno di un volume predeterminato, che a volte viene chiamato volume di controllo, rimane costante come risultato di questo principio. Il flusso di massa è la misura della quantità di massa che passa dentro o fuori dal volume di controllo. L'equazione di governo per il calcolo del flusso di massa è l'equazione di continuità.
Definire il volume di controllo. Ad esempio, un volume di controllo comune nell'ingegneria aeronautica è una sezione di test in galleria del vento. Questo di solito è un condotto di sezione trasversale rettangolare o circolare che diminuisce gradualmente da un'area più grande a una più piccola. Un altro nome per questo tipo di volume di controllo è un ugello.
Determina l'area della sezione trasversale attraverso la quale stai misurando il flusso di massa. I calcoli sono più facili se i vettori di velocità che attraversano sono perpendicolari all'area, ma ciò non è necessario. Per un ugello, l'area della sezione trasversale è di solito l'ingresso o l'uscita.
Determina la velocità del flusso che passa attraverso l'area della sezione trasversale. Se il vettore di velocità è perpendicolare, come in un ugello, devi solo prendere la grandezza del vettore.
vettore R = (r1) i + (r2) j + (r3) k magnitudine R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Determina la densità del flusso di massa nell'area della sezione trasversale. Se il flusso è incomprimibile, la densità sarà costante per tutto. Se non si dispone già della densità disponibile, come è comune nei problemi teorici, potrebbe essere necessario utilizzare determinate apparecchiature di laboratorio come termocoppie o tubi di Pitot per misurare la temperatura (T) e la pressione (p) nel punto in cui si desidera misurare la massa flusso. Quindi puoi calcolare la densità (rho) usando l'equazione del gas perfetta:
p = (rho) RT
dove R è la costante di gas perfetta specifica per il materiale di flusso.
Utilizzare l'equazione di continuità per calcolare il flusso di massa in superficie. L'equazione di continuità deriva dal principio di conservazione della massa ed è tipicamente data come:
flusso = (rho) * A * V
Dove "rho" è densità, "A" è area della sezione trasversale e "V" è la velocità sulla superficie da misurare. Ad esempio, se si avesse un ugello con un'entrata circolare con un raggio di 3 piedi, A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 piedi quadrati. Se il flusso viaggia a 12 piedi / se si determina che la densità è 0,0024 lumache / piedi ^ 3, il flusso di massa è:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 lumache / s