حاسبة سرعة الغاز السطحية

سرعة الغاز الظاهرية مصطلح يُستخدم في الهندسة الكيميائية وهندسة العمليات لوصف سرعة تدفق الغاز عبر أنبوب أو قناة، مع تجاهل وجود أي جسيمات صلبة أو سائلة قد تتدفق أيضًا عبر نفس القناة. وهو معلمة أساسية لتصميم وتحليل المفاعلات، والفاصلات، ومعدات العمليات الأخرى.

الخلفية التاريخية

نشأ مفهوم السرعة الظاهرية من الحاجة إلى التمييز بين السرعة الفعلية لسائل يتدفق في نظام متعدد الأطوار والسرعة التي سيكون عليها إذا كانت الطور الوحيد الموجود. هذا التمييز مهم بشكل خاص في تحليل أنظمة الغاز-السائل والغاز-الصلب.

صيغة الحساب

تُحسب سرعة الغاز الظاهرية ( \(v_s\)) باستخدام الصيغة:

\[ v_s = \frac{Q}{A} \]

حيث:

• \(v_s\) هي سرعة الغاز الظاهرية بالمتر في الثانية (م/ث)،
• \(Q\) هو معدل تدفق الغاز بالمتر المكعب في الثانية (م³/ث)،
• \(A\) هي مساحة المقطع العرضي للأنبوب أو القناة بالمتر المربع (م²).

مثال على الحساب

إذا كان معدل تدفق الغاز 0.05 م³/ث ويتدفق عبر قناة بمساحة مقطع عرضي قدرها 0.02 م²، فإن سرعة الغاز الظاهرية تُحسب على النحو التالي:

\[ v_s = \frac{0.05}{0.02} = 2.5 \text{ م/ث} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُستخدم سرعة الغاز الظاهرية لتصميم وتشغيل المعدات حيث تحدث تفاعلات غاز-صلب أو غاز-سائل، مثل الأسرة المفلترة، ونظم النقل الهوائي، وغاسلات الغاز. فهي تساعد في تقدير نظام التدفق (طبقي، انتقالي، أو مضطرب)، وهو أمر بالغ الأهمية لعمليات نقل الحرارة والكتلة.

الأسئلة الشائعة

1. ما الذي يميز السرعة الظاهرية عن السرعة الفعلية؟

   • تأخذ السرعة الظاهرية الطور كما لو كان يشغل كامل مساحة المقطع العرضي، بينما تأخذ السرعة الفعلية في الاعتبار جزء حجم الطور.

2. لماذا تُعد السرعة الظاهرية مهمة في هندسة العمليات؟

   • إنها توفر مقياسًا مبسطًا لوصف تدفق الغاز عبر الأسرة المعبأة أو الأنظمة متعددة الأطوار، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم المعدات وتحسين العمليات.

3. هل يمكن لسرعة الغاز الظاهرية التنبؤ بنظام التدفق؟

   • نعم، من خلال مقارنة السرعة الظاهرية بقيم السرعة الحرجة، يمكن للمهندسين التنبؤ بما إذا كان التدفق سيكون طبقيًا، أو انتقاليًا، أو مضطربًا، مما يؤثر على تصميم وتشغيل معدات العمليات.