Конвертер плотности массового потока
Переводите плотность массового потока между кг/м²·с, г/см²·с, кг/м²·ч, фунт/фут²·с и фунт/фут²·ч. Введите значение, затем выберите исходную и целевую единицы измерения.
Перевод плотности массового потока между единицами
Формула плотности массового потока
Где:
- \(v_{\mathrm{from}}\) — введённая плотность массового потока в выбранной исходной единице.
- \(v_{\mathrm{to}}\) — преобразованная плотность массового потока в выбранной целевой единице.
- \(f_{\mathrm{from}}\) и \(f_{\mathrm{to}}\) — коэффициенты, переводящие каждую выбранную единицу в кг/м²·с.
Конвертер сначала выражает введённое значение в кг/м²·с, а затем делит его на коэффициент целевой единицы. При этом меняются единицы измерения, но не сама физическая плотность массового потока.
Плотность массового потока — пример расчёта
Пример: переведём значение по умолчанию 5 кг/м²·с в г/см²·с. Один г/см²·с равен 10 кг/м²·с, значит, коэффициент целевой единицы равен 10.
\[v_{\mathrm{to}}=5\times\frac{1}{10}=0.5\ \mathrm{g/(cm^{2}\cdot s)}\]
Результат: 5 кг/м²·с = 0,5 г/см²·с.
Как пользоваться калькулятором
- Введите неотрицательное число в поле Значение плотности массового потока. Вводите только число; его единицу измерения выберите отдельно.
- Выберите единицу измерения этого числа в поле Исходная единица.
- Выберите нужную единицу в поле Целевая единица.
- Прочитайте результат в поле Преобразованная плотность массового потока. Единица измерения показана рядом с числом.
По умолчанию выбран перевод из кг/м²·с в г/см²·с. Можно также поменять направление перевода или выбрать одну и ту же единицу в обоих списках, чтобы проверить введённое значение.
Что такое плотность массового потока
Плотность массового потока показывает, сколько массы проходит через единицу площади за определённое время. Для потока, проходящего равномерно и перпендикулярно поверхности, это массовый расход, делённый на площадь поверхности: \(j_m=\dot m/A\). Например, если через каждый квадратный метр каждую секунду проходит 2 кг, плотность массового потока равна 2 кг/м²·с. Единица измерения включает и площадь, и время, поэтому кг/м²·ч описывает часовую, а не секундную скорость.
Эта величина позволяет сравнивать потоки через поверхности разного размера. Она полезна при расчётах мембранного переноса, фильтрации, испарения, течения жидкостей и других задач массопереноса. Если известны равномерная плотность массового потока и соответствующая площадь, их произведение даёт полный массовый расход. Деление на площадь показывает, отражает ли больший суммарный поток более интенсивный перенос или просто бо́льшую поверхность.
Преобразованный результат следует понимать как ту же скорость в расчёте на единицу площади, записанную в другой единице. Меньшее числовое значение не означает, что вещества переносится меньше: 0,5 г/см²·с и 5 кг/м²·с описывают одинаковую плотность массового потока. В тепловых расчётах схожая по названию плотность теплового потока измеряет перенос энергии на единицу площади в единицу времени и напрямую в плотность массового потока не переводится.
Коэффициенты пересчёта и практические ограничения
В таблице приведены коэффициенты, используемые этим калькулятором. Чтобы выразить значение в кг/м²·с, умножьте его на коэффициент; чтобы выразить значение в кг/м²·с в указанной единице, разделите его на коэффициент.
| Единица | Коэффициент к кг/м²·с |
|---|---|
| кг/м²·с | 1 |
| г/см²·с | 10 |
| кг/м²·ч | 1/3600 |
| фунт/фут²·с | 4.88243 |
| фунт/фут²·ч | 4.88243/3600 |
Пересчёт фунтов в килограммы и квадратных футов в квадратные метры представлен здесь округлённым коэффициентом 4,88243. Отображаемый результат округляется не более чем до восьми десятичных знаков, поэтому очень малые преобразованные значения могут выглядеть как нуль, а повторные преобразования могут не восстановить все цифры. Если расчёт чувствителен к малым различиям, используйте дополнительную точность.
Поле ввода принимает нулевые и положительные значения. Знаковый поток бывает полезен, когда важно направление, однако этот конвертер не принимает отрицательные значения и не задаёт направление нормали к поверхности. В нём также нет единицы мг/см²·мин; выберите одну из пяти единиц, представленных в списках. Для неравномерного потока одно значение плотности массового потока описывает лишь точку или среднее по той области, к которой оно относится. Чтобы найти суммарный поток через поверхность с меняющейся плотностью потока, учтите, как поток изменяется по этой поверхности, а не умножайте одно локальное значение на всю площадь.
Часто задаваемые вопросы
Как вручную перевести фунт/фут²·ч в кг/м²·с?
Умножьте на 4,88243, чтобы перевести фунты на квадратный фут в килограммы на квадратный метр, затем разделите на 3600, чтобы перейти от часовой скорости к скорости в секунду. Например, 2 фунт/фут²·ч — это примерно \(2\times4.88243/3600=0.00271246\) кг/м²·с. Коэффициент перевода фунтов и футов округлён, поэтому результат приближённый.
Какое значение плотности массового потока считается нормальным или хорошим?
Универсального «хорошего» значения нет. Подходящий ориентир зависит от вещества, процесса, условий работы и площади, по которой отчитывается поток. Например, работу мембраны оценивают по заданным требованиям к производительности и разделению, а скорость испарения сильно зависит от температуры и потока воздуха. Сравнивайте значения только тогда, когда совпадают их единицы, условия измерения и определения площади.
Как перевести мг/см²·мин, если этой единицы нет в списке?
Сначала переведите в кг/м²·с, а затем используйте кг/м²·с как исходную единицу. Один миллиграмм — это \(10^{-6}\) килограмма, один квадратный сантиметр — \(10^{-4}\) квадратного метра, а одна минута — 60 секунд. Поэтому значение в мг/см²·мин нужно умножить на \(1/6000\), чтобы получить кг/м²·с.
Почему при переводе потока в секундах в поток в часах число умножается на 3600?
Значение «в час» показывает массу, проходящую через ту же площадь за 3600 секунд, поэтому оно численно в 3600 раз больше значения «в секунду». Например, 0,01 кг/м²·с равно 36 кг/м²·ч. Обратный перевод выполняется делением на 3600. Изменение единицы времени не меняет физический поток.
Как плотность массового потока связана со скоростью течения?
Для жидкости постоянной плотности, текущей перпендикулярно поверхности, плотность массового потока равна плотности, умноженной на компонент скорости, нормальный к этой поверхности: \(j_m=\rho v_n\). Чтобы получить кг/м²·с, плотность должна быть выражена в кг/м³, а скорость — в м/с. Если поток пересекает поверхность под углом, использование полной скорости вместо нормальной компоненты завышает поток.
Можно ли перевести плотность массового потока в мольный поток?
Да, если известна молярная масса вещества, поток массы которого измеряется. Разделите его поток массы в кг/м²·с на молярную массу в кг/моль — получится моль/м²·с. Для смеси используйте поток массы конкретного компонента; одного суммарного потока массы смеси недостаточно, чтобы определить мольный поток каждого компонента.
Какую площадь использовать при расчёте потока через пористую мембрану?
Используйте площадь, указанную в методике измерения или стандарте производительности, с которым вы сравниваете результат. Поток часто относят к единице открытой (проекционной) площади мембраны, а не к единице значительно меньшей площади открытых пор. Деление одного и того же массового расхода на разные определения площади даёт разные значения потока, хотя суммарный поток не меняется.