Kütlesel Debi Nedir?
Kütlesel debi (\(\dot{m}\), "m-nokta" olarak okunur), birim zamanda belirli bir kesitten geçen kütle miktarıdır ve saniyede kilogram (kg/s) cinsinden ifade edilir. Akışkanlar mekaniği, termodinamik, HVAC (ısıtma-soğutma-havalandırma) tasarımı, boru sistemleri ve roket itki sistemlerinde temel bir büyüklüktür. Bu hesaplayıcı, bir boru veya kanaldan her saniyede ne kadar akışkan kütlesinin geçtiğini belirlemek için süreklilik denklemine dayanan \(\dot{m} = \rho \cdot A \cdot V\) ilişkisini kullanır.
Hesaplayıcı Nasıl Kullanılır?
Üç değer girin: metreküp başına kilogram cinsinden akışkan yoğunluğu (\(\rho\)), metrekare cinsinden borunun veya kanalın kesit alanı (\(A\)) ve metre/saniye cinsinden ortalama akış hızı (\(V\)). Hesaplayıcı bu değerleri birbiriyle çarparak kg/s cinsinden kütlesel debiyi verir ve ek olarak m³/s cinsinden hacimsel debiyi (\(Q = A \cdot V\)) de gösterir.
Formülün Açıklaması
Temel denklem şudur:
$$\dot{m} = \rho \cdot A \cdot V$$Yoğunluk (\(\rho\)), akışkanın her metreküpünde ne kadar kütle bulunduğunu gösterir. \(A \cdot V\) çarpımı ise her saniyede bir noktadan geçen akışkan hacmini verir (yani hacimsel debi \(Q\)). Saniyedeki hacmi, hacim başına düşen kütleyle çarptığınızda saniyedeki kütleyi elde edersiniz. Sıkıştırılamaz ve kararlı (sürekli) akışta bu çarpım bir akım çizgisi boyunca korunur; bu da süreklilik denkleminin temelini oluşturur.
Örnek Çözüm
Kesit alanı 0,05 m² olan bir borudan 2 m/s hızla su (\(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\)) akıyor olsun. Bu durumda
$$\dot{m} = 1000 \times 0{,}05 \times 2 = 100\ \text{kg/s}$$olur ve hacimsel debi \(Q = 0{,}05 \times 2 = 0{,}1\ \text{m}^3/\text{s}\) olarak bulunur. Yani borudan her saniye 100 kilogram su geçmektedir.
Sık Sorulan Sorular
Hangi birimleri kullanmalıyım? Kütlesel debiyi kg/s cinsinden elde etmek için SI birimlerini kullanın: yoğunluk kg/m³, alan m² ve hız m/s olmalıdır.
Dairesel bir borunun kesit alanını nasıl bulurum? \(A = \pi \cdot r^2\) formülünü kullanın; burada \(r\), metre cinsinden iç yarıçaptır. Çapı \(d\) olan bir boru için \(A = \pi \cdot d^2/4\) olur.
Bu hesaplama gazlar için de geçerli mi? Evet, ilgili sıcaklık ve basınçtaki gaz yoğunluğunu kullandığınız sürece geçerlidir. Sıkıştırılabilir akışta yoğunluk akış boyunca değişebilir; bu nedenle ilgilendiğiniz kesitteki yerel değeri kullanın.
