द्रव यांत्रिकी में प्रवाही प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई: इसे आसानी से समझना और गणना करना

लैमिनर प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई को समझना

परिचय

तरल यांत्रिकी इंजीनियरिंग का एक मौलिक पहलू है जो तरल (तरल और गैस) के व्यवहार से संबंधित है जब वे विश्राम में और गति में होते हैं। तरल यांत्रिकी में एक आवश्यक अवधारणा, विशेष रूप से आंतरिक प्रवाह के क्षेत्र में, लमिनार प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई है। यह विषय पाइपिंग प्रणाली, रिएक्टर और अधिक के डिज़ाइन और विश्लेषण में अत्यंत महत्वपूर्ण है। इस लेख में, हम लमिनार प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई के महत्व को समझेंगे, इसके सूत्र, इनपुट, आउटपुट और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में गहराई से जाएंगे।

प्रवेश लंबाई क्या है?

जब तरल एक पाइप में प्रवेश करता है, तो प्रवाह आमतौर पर क्रॉस-सेक्शन में समान नहीं होता है। प्रवाह को एक स्थिर प्रोफ़ाइल विकसित करने के लिए एक निश्चित दूरी की आवश्यकता होती है। इस दूरी को जाना जाता है प्रवेश की लंबाईलैमिनर प्रवाह के लिए, प्रवेश लंबाई को एक सरल सूत्र की मदद से निर्धारित किया जा सकता है।

दाखिल लंबाई सूत्र

पाइप में लैमिनार प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई की गणना करने का सूत्र है:

इनपुट:

• व्यासपाइप का आंतरिक व्यास मीटर (m) में
• रेनॉल्ड्स संख्यारेनॉल्ड्स संख्या (आयामहीन संख्या) जो प्रवाह प्रणाली का वर्णन करती है

आउटपुट:

• प्रवेश की लंबाईद्वार की लंबाई मीटर (m) में

सूत्र में गहराई से जाना

आइए इस सूत्र का विश्लेषण करें ताकि इसके घटकों और महत्व को बेहतर ढंग से समझा जा सके।

व्यास (d)

अन व्यास पाइप का व्यास पाइप के अंदर तरल के व्यवहार को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। बड़े व्यास आमतौर पर बड़े प्रवेश लंबाई का परिणाम देते हैं।

रेनॉल्ड्स संख्या (Re)

अन रेनोर्ड्स संख्या एक आयाम रहित मान है जिसका उपयोग विभिन्न तरल प्रवाह स्थितियों में प्रवाह पैटर्न की भविष्यवाणी के लिए किया जाता है। इस परिदृश्य में, यह संकेत करता है कि प्रवाह लैमिनर है या चञ्चल। लैमिनर प्रवाह के लिए, रेनॉल्ड्स संख्या आमतौर पर 2000 से कम होती है।

उदाहरण गणना

आइए एक उदाहरण पर विचार करें ताकि हम देख सकें कि यह सूत्र वास्तविक दुनिया के परिदृश्य में कैसे कार्य करता है:

मान लें कि हमारे पास 0.05 मीटर की आंतरिक व्यास वाली एक पाइप है और प्रवाह का रेनॉल्ड्स संख्या 500 है।

इसका गणना करना:

इसका मतलब है कि तरल कोpipe के भीतर पूर्ण विकसित लैमिनर प्रवाह प्रोफ़ाइल विकसित करने के लिए 1.25 मीटर की आवश्यकता होगी।

वास्तविक जीवन में अनुप्रयोग

लामिनर प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई को समझना विभिन्न इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है:

• पाइपिंग सिस्टम डिज़ाइन: इंजीनियरों को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है कि पाइप पर्याप्त लंबे हों ताकि प्रवाह पूरी तरह से विकसित हो सके, जिससे प्रणाली के प्रदर्शन को अनुकूलित किया जा सके।
• हीट एक्सचेंजर्स: प्रवेश लंबाई का उचित ज्ञान ताप विनिमय उपकरणों के डिजाइन में मदद करता है, जिससे कुशल ताप हस्तांतरण सुनिश्चित होता है।
• जैव चिकित्सा इंजीनियरिंग: कैथेटर या माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस जैसे डिवाइस डिजाइन करते समय, प्रवेश लंबाई को जानना डिज़ाइन पैरामीटर को प्रभावित कर सकता है ताकि सटीक तरल वितरण सुनिश्चित किया जा सके।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

• प्रवेश की लंबाई महत्वपूर्ण क्यों है?
  

  A: प्रवेश की लंबाई यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि प्रवाह पूरी तरह से विकसित हो, जिससे दबाव में कमी और गर्मी के संचरण की विशेषताओं की सटीक भविष्यवाणियाँ होती हैं।

• प्रश्न: क्या किसी विशेष परिदृश्य में प्रवेश की लंबाई को नजरअंदाज किया जा सकता है?
  

  A: संक्षेप में, छोटी पाइपों या उन अनुप्रयोगों में जहां पूरी तरह से विकसित प्रवाह उतना महत्वपूर्ण नहीं है, वहां प्रवेश लंबाई कम मायने रख सकती है। हालाँकि, सटीक इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए, इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

• Q: यदि प्रवाह उथल पुथल होता है तो क्या होता है?
  

  A: उथल पुथल प्रवाह के लिए, प्रवेश लंबाई भिन्न होगी और सामान्यतः लमिनर प्रवाह की तुलना में छोटी होगी। उथल पुथल प्रवेश लंबाई के लिए सूत्र उपलब्ध हैं और ये अधिक जटिल हैं।

सारांश

लैमिनार प्रवाह के लिए प्रवेश लंबाई तरल यांत्रिकी में एक मौलिक अवधारणा है, जिसमें विभिन्न इंजीनियरिंग क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। सूत्र का उपयोग करते हुए entranceLength = 0.05 * व्यास * रेयानल्ड्स संख्याइंजीनियर यह सही तरीके से अनुमान लगा सकते हैं कि प्रवाह कब पूरी तरह विकसित होता है, जो तरल प्रणाली के इष्टतम डिजाइन और संचालन को सुनिश्चित करता है।