ভলিউম ফ্লো রেট এবং ঘনত্ব: প্রভাব, সম্পর্ক, সমস্যার উদাহরণ

এই নিবন্ধে আমরা ভলিউম প্রবাহ হার এবং ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্ক সম্পর্কে আলোচনা করব।

একটি প্রক্রিয়া শিল্পের পরিমাপ প্রবাহ হারএকটি তরলের (ভর এবং আয়তনের প্রবাহ হার উভয়ই) অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যদি আমরা নির্দিষ্ট তরলের ঘনত্ব জানি তবে আমরা আয়তনের প্রবাহ হারকে রূপান্তর করতে পারি ভরের প্রবাহ হার একটি নির্দিষ্ট পাইপ লাইনের এবং তদ্বিপরীত।

কিছু ক্ষেত্রে ভর প্রবাহের হারের তুলনায় ভলিউমেট্রিক প্রবাহের হার পরিমাপ করা বাঞ্ছনীয় কারণ ভলিউম প্রবাহ পরিমাপক ডিভাইসগুলি ভর প্রবাহ পরিমাপক ডিভাইসের তুলনায় কম ব্যয়বহুল।

কিন্তু যদি আমরা তরলের ঘনত্ব জানি তবে আমরা সহজেই পরিমাপকৃত আয়তনের প্রবাহের হারকে প্রয়োজন অনুযায়ী ভর প্রবাহের হারে রূপান্তর করতে পারি।

 ভলিউম ফ্লো রেট হল প্রতি ইউনিট সময় প্রবাহ পরিমাপক যন্ত্রের মধ্য দিয়ে যে কোনো তরলের পরিমাণের পরিমাপ। একক হল লিটার/মিনিট, কিউবিক সেন্টিমিটার প্রতি মিনিট ইত্যাদি। এটি Q দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

ঘনত্ব হল একটি বস্তুর ভৌত সম্পত্তি যা একক আয়তনে থাকা ভরকে বোঝায়। একক হল কিলোগ্রাম/ঘন মিটার, গ্রাম/ঘন মিটার ইত্যাদি। এটি ρ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

 আয়তনের প্রবাহ হার এবং ঘনত্ব সম্পর্ক

ঘনত্ব, ρ=ভর/ভলিউম=m/V

আয়তনের প্রবাহ হার, Q=V/t

ভলিউম প্রবাহ হার এবং ঘনত্ব
ভলিউম প্রবাহ হার

কোথায়,

Q= আয়তনের প্রবাহ হার m3/s বা L/s।

V = লিটার বা কিউবিক মিটারে তরলের আয়তন

=মি/সেকেন্ডে প্রবাহের গড় বেগ

(গড় মান বিবেচনা করা হয় কারণ তরলের প্রতিটি অংশে বেগ সমান নয়)

A= চলমান তরল দ্বারা দখলকৃত ক্রস বিভাগীয় এলাকা m2.

তাই,

Q=ক্রস বিভাগীয় এলাকা x গড় বেগ

ভরের প্রবাহ হার দেওয়া হয়

ṁ=ভর/সময়=m/t

আমরা জানি, ভর=ঘনত্ব x আয়তন

m=ρ.V

উভয় পক্ষকে t (সময়) দ্বারা গুণ করা,

m/t= ρ.V/t=ρ.Q

অথবা,ṁ=ρ.Q

যদি আমরা তরলের ঘনত্ব এবং এর আয়তনের প্রবাহ হারকে গুণ করি তবে আমরা তরলের ভর প্রবাহ হার পাব। সহজ কথায় ভরের প্রবাহ হার ঘনত্ব গুণ তার ভলিউম প্রবাহ হার.

ভলিউমেট্রিক প্রবাহ হার থেকে ঘনত্ব কিভাবে গণনা করা যায়?

ঘনত্ব একটি গুরুত্বপূর্ণ ভৌত সম্পত্তি এবং প্রবাহ হারের উপর প্রভাব ফেলে।

তরল এবং বায়ুমণ্ডলীয় অবস্থার ধরন অনুযায়ী ঘনত্ব পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ঠান্ডা জল এবং গরমের ঘনত্ব জল ভিন্ন। যদিও তেল এবং জল উভয়ই তরল, তাদের ঘনত্বে বিশাল পার্থক্য রয়েছে।

ভলিউম প্রবাহ হার দ্বারা দেওয়া হয়

Q=V/t Eq(1)

যেখানে, V=ভলিউম

t=সময়

আয়তন, V=ভর/ঘনত্ব

অথবা V=m/ρ

Eq (1) তে V এর প্রতিস্থাপক মান

Q=m/ρ। t

ρ=m/Q t Eq(2)

ρ = ভর প্রবাহ হার/ভলিউম প্রবাহ হার         

ঘনত্ব এবং প্রবাহ হার

একটি প্রক্রিয়া রেখার প্রবাহ হার হল যে হারে একটি তরল এর মধ্য দিয়ে যাচ্ছে।

সাধারণত প্রবাহের হারকে গণপ্রবাহের হার (কেজি/মিনিট) এবং আয়তনের প্রবাহ হার (l/মিনিট) দ্বারা প্রকাশ করা হয়। ঘনত্ব হল ভর থেকে আয়তনের অনুপাত (kg/m3).

ভরের প্রবাহ হার; ইমেজ ক্রেডিট: উইকিপিডিয়া

ঘনত্ব এবং প্রবাহ হারের মধ্যে সম্পর্ক নিম্নরূপ দেওয়া হয়েছে:

ঘনত্ব, ρ= ভর প্রবাহ হার/ভলিউম প্রবাহ হার

ঘনত্ব (ρ) হল একটি উপাদানের প্রতি ইউনিট আয়তনের ভর। উচ্চ ঘনত্বের তরল মানে প্রতি ইউনিট আয়তনে বেশি সংখ্যক অণু যার মানে তরলটি কম বেগের ফলে সরানোর জন্য আরও সান্দ্র বা ভারী এবং আরও শক্তির প্রয়োজন হয়।

ঘনত্ব সরাসরি চাপের সাথে এবং তাপমাত্রার সাথে বিপরীতভাবে পরিবর্তিত হয়। যেহেতু তরল প্রকৃতিতে সাধারণত অসংকোচনীয়, তাই তরলের ঘনত্ব পরিমাপের উপর চাপের কোন প্রভাব নেই। শুধুমাত্র তাপমাত্রার পরিবর্তন বিবেচনা করা উচিত।

গ্যাসগুলি প্রকৃতিতে সংকোচনযোগ্য এবং তাপমাত্রা এবং চাপের তারতম্যের সাথে গ্যাসের ঘনত্ব পরিবর্তিত হয়।

একটি শিল্পে প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করতে এবং একটি প্রক্রিয়া থেকে সর্বাধিক আউটপুট পেতে একটি তরল প্রবাহ হারের নির্দিষ্ট মান সর্বদা প্রয়োজন।

ঘনত্ব হল একটি পদার্থের শারীরিক বৈশিষ্ট্য যা তাপমাত্রা পরিবর্তন দ্বারা প্রভাবিত হয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পদার্থের অণুগুলির গতিশক্তিও বৃদ্ধি পায় ফলে পদার্থের ঘনত্বের পরিবর্তন ঘটে।

প্রবাহ পরিমাপ; ইমেজ ক্রেডিট: উইকিপিডিয়া

একটি শিল্পে সঠিক পরিমাপ পেতে বিভিন্ন প্রবাহ পরিমাপ যন্ত্র ব্যবহার করা হয়। তরলের প্রবাহের হার সম্পর্কে ধারণা পেতে আমাদের তরলের ঘনত্ব সম্পর্কেও জ্ঞান থাকা উচিত।

একটি তরলের ঘনত্ব তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়, এখন শিল্প প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা পরিবর্তন হলে, এটি তরলের ঘনত্ব হ্রাসের দিকে নিয়ে যায়, ফলে আয়তন বৃদ্ধি পায়। একইভাবে, যখন তাপমাত্রা হ্রাস পায় তখন উচ্চতর তরল ঘনত্বের কারণে ভলিউমেট্রিক প্রবাহ হ্রাস পায়।

তাপমাত্রার তারতম্যের কারণে ভলিউম্যাট্রিক প্রবাহের এই পরিবর্তন প্রক্রিয়াটির ভুল হিসাব এবং ভর ভারসাম্যের দিকে পরিচালিত করে। একই শিল্প প্রক্রিয়াগুলিকে মোকাবেলা করার জন্য সাধারণত প্রবাহের তাপমাত্রার ক্ষতিপূরণ নামে একটি প্রক্রিয়া চালায়।

সংকোচনযোগ্য তরল (গ্যাস) ক্ষেত্রে, তাপমাত্রার চাপের সাথে তরলের ঘনত্বের উপরও উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। তাই গ্যাসের জন্য ক্ষতিপূরণমূলক প্রবাহ তাপমাত্রা এবং চাপ উভয়ের সাথে ঘনত্বের পরিবর্তনকে বিবেচনা করে।

PV=nRT Eq(1)

যেখানে, n=m/Mw

ρ = মি / ভি

Eq 1 থেকে,

ρ=PMw/RT Eq(2)

  • পি = চাপ
  • T = তাপমাত্রা
  • V = আয়তন
  • Mw = আণবিক ওজন
  • n = মোলের সংখ্যা
  • R = গ্যাস ধ্রুবক
  • ρ = বাষ্প বা গ্যাসের ঘনত্ব

বিভিন্ন অবস্থার উপর নির্ভর করে আমরা ডিজাইন এবং বাস্তব পরিস্থিতির জন্য বিভিন্ন আউটপুট পাব।

ρ ব্যবহার করেবাস্তবএবং ρনকশা সূত্র, আমরা চাপ এবং তাপমাত্রা ক্ষতিপূরণ বিবেচনা করে প্রক্রিয়ার বাস্তব ঘনত্বের সূত্র বের করতে পারি।

প্রবাহ পরিমাপ; ইমেজ ক্রেডিট: উইকিপিডিয়া

কিভাবে ঘনত্ব ভলিউম প্রবাহ হার প্রভাবিত করে?

একটি পদার্থের আয়তন এবং তার ভরের অনুপাত ঘনত্ব ρ নামে পরিচিত।

যখনই আমরা কোন তরল বা গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করি তখন অণুর গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় যার কারণে তারা একটি বৃহত্তর স্থান ঢেকে রাখে যার ফলে উচ্চ আয়তন হয়। এটি বোঝায় যে ঘনত্ব তাপমাত্রার বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।

 অন্যদিকে যদি কোনো শরীরে চাপ প্রয়োগ করা হয় তবে তা সংকুচিত হয়ে যায় যার ফলে আয়তন কম হয় এবং ঘনত্ব বেশি হয়।

প্রবাহ হার সম্পর্কে আরও জানতে (এখানে ক্লিক করুন)

উদাহরণ 1: তরলের ঘনত্ব হল একটি তরল 6 সেমি অভ্যন্তরীণ ব্যাসার্ধের একটি পাইপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হচ্ছে যার বেগ 12m/s এবং ঘনত্ব 940 kg/m3.প্রবাহের ভর প্রবাহের হার নির্ণয় কর।

সমাধান:

এখানে বেগ, v=12m/s, পাইপের ব্যাসার্ধ, r=6 সেমি, তরলের ঘনত্ব, ρ=940 kg/m3=

 পাইপের ক্ষেত্রফল=π। r2=π। 62 cm2= 113.04 সেমি2=0.011304 মি2

ভলিউম ফ্লো রেট= Q= v. A=12। 0.011304=0.1356 মি3/s

ভর প্রবাহ হার, ṁ = Q। ρ=0.1356 মি3/s 940 কেজি/মি3=127.50 কেজি/সেকেন্ড।

উদাহরণ 2: একটি বৃত্তাকার পাইপের মাধ্যমে প্রবাহিত জলের বেগ নির্ণয় কর। এখানে পাইপের ভিতরের ব্যাসার্ধ হল 2 সেমি এবং জলের প্রবাহের হার যদি 0. 056m3/s হয়। জলের ঘনত্ব ρ=998kg/m3 হিসাবে বিবেচনা করুন।

সমাধান:

এখানে পাইপের ব্যাসার্ধ, r=2 সেমি, প্রবাহ হার, Q=0.056m3/s, ঘনত্ব, ρ=998 kg/m3

পাইপের ক্ষেত্রফল = π। r2 = π। 22 cm2= 12.56 সেমি2=0.00125 মি2

ভরের প্রবাহ হার, ṁ=Q। ρ = ০.০৫৬ মি3/s 998 কেজি/মি3=55.88 কেজি/সেকেন্ড

বেগ =ṁ /ρ .A=79.3m/s

উপরে যান