Jak obliczyć prędkość gazu w rurze?

Zastanawiałem się, jak obliczyć prędkość gazu przez rurę.

Gaz, przy założeniu idealnego zachowania, w rurze (butla) o objętości 222,4 L ma ciśnienie 1,95 atm i o gęstości 2,25 kg / m . Wiedząc, że nastąpi turbulentny przepływ, równanie, $^3$

V = \sqrt{\frac{2 Δ P}{ρ (4 f \frac{Δ x}{D} - 1)}}

$V\ =\ \sqrt\frac{2\Delta P}{{\rho (4f\frac{\Delta x}{D}\ -\ 1)}}$

może być użyty. Ponieważ jednak jest to rura bez zmiany objętości, ciśnienie powinno pozostać równe, więc czy mogę podłączyć 2,25 kg / m dla ciśnienia i znaleźć prędkość? Długość rury wynosi 10 stóp, a średnica 1 stóp. $^3$

Ponadto, aby znaleźć gęstość gazu, zastosowano równanie gazu doskonałego, odnoszące się do ciśnienia i temperatury. Dla tego gazu temperatura wynosiła 298 K.

fluid-mechanics pressure gas użytkownik510
źródło

Δ P

$\Delta P$ to spadek ciśnienia na rurze, więc wyniósłby zero, jeśli założymy stałą ciśnienia. Masz jednak która odpowiada za tarcie, więc w rzeczywistości musi wystąpić spadek ciśnienia.

f

$f$

idkfa

Jest to pytanie różni się od innych jeden ?

hazzey

@hazzey tak, ale wszystkie wartości uległy zmianie

510

@idkfa czy istnieje sposób na obliczenie zmiany ciśnienia?

user510

@ user510 To piękno rozwiązań analitycznych. Nie musisz ponownie wymyślać koła, jeśli mają inne wartości liczbowe. Jeśli chodzi o spadek ciśnienia, ostrożnie skłaniam się ku nie z podanymi wartościami, ale pozostawię to ekspertom w dziedzinie dynamiki płynów.

idkfa

Odpowiedzi:

@idfka ma rację, musi być pewien spadek ciśnienia, aby pokonać tarcie i przepływ. W praktyce jednak w przypadku gazu przechodzącego przez 10 stóp rury spadek ciśnienia nie będzie mierzony w zakresie, o ile rura nie będzie zbyt mała.

Aby odpowiedzieć na twoje pytanie, nie możesz obliczyć prędkości na podstawie posiadanych danych wejściowych. Nie jestem pewien, jaki jest twój cel, ale to, co możesz zrobić, może przyjąć pewne typowe liczby.

Aby obliczyć spadek ciśnienia, można przyjąć prędkość około 60-80 stóp / s dla gazu. Ta wartość będzie inna, jeśli spodziewasz się cieczy, cząstek lub jeśli jest korozyjna.

Aby obliczyć prędkość, możesz założyć spadek ciśnienia o około 6 psi / 100 stóp.

Jeśli chodzi o stosowanie prawa gazu doskonałego, zakładając, że masz masę cząsteczkową, powinno to być dobre, ponieważ ciśnienia są dość niskie. Możesz po prostu użyć gęstości wlotowej w równaniu, które masz, ponieważ nie zmieni się ono znacznie wzdłuż rury.

Adri Jamil
źródło

Nie możesz po prostu arbitralnie podłączyć gęstości powietrza do formuły i powiedzieć, że to ciśnienie. Czego nauczyłeś się o jednostkach? Czy jednostki gęstości i ciśnienia są takie same?

Objętość rury nie ma znaczenia dla obliczenia prędkości przepływu na danej długości. Musisz znać ciśnienie na wlocie i ciśnienie na wylocie z rury.

użytkownik16622
źródło

Kluczem jest zrozumienie, że nie wprowadzasz ciśnienia, ale zmianę ciśnienia ( ), która jest różnicą między ciśnieniem wlotowym i przeciwciśnieniem za wylotem. $\Delta P$

W przeciwnym razie można wprowadzić gęstość standardową i odpowiedni współczynnik tarcia $f$

nrabbit
źródło