Spørgsmål:
Trykfald på grund af massetab
mattia.b89
2015-07-01 01:29:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hvordan kan jeg "binde" trykændring på grund af masselækage fra strømmen? I et "lukket" system bruger jeg $ pV = nRT $, men dette er et "åbent" system ...

Mit åbent system er et vandret (konstant tyngdeproblemer) rør (konstante sektioner), hvor der strømmer en gas. Vi synes måske rørvægge er permeable vægge. Derfor har vi en indgående strøm til rørindgangen, og to udgående strømme: den ene fra rørudløbet og den anden fra rørvæggen

Antag det enkleste tilfælde: Mach<0.30 og densiteten er næsten konstant. For at være fuldstændig er lækage en kendt variabel, og jeg skal finde udgangstryk

To svar:
Mark
2015-07-01 16:50:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Du kan ikke bruge ideel gaslov i et åbent system, men du kan bruge Bernoullis ligning.

Startende med energibesparelse:

$$ E_ {in} = E_ {out} $$

Vi har en kilde ind og to kilder ud :

$$ E_ {in} = E_ {out} + E_ {leak} $$

Energien er summen af ​​entalpi og kinetisk energi (da røret er vandret ):

$$ (h_1 + v_1 ^ 2/2) * m_1 = (h_2 + v_2 ^ 2/2) * m_2 + m_ {læk} * (h_3 + v_3 ^ 2/2) $$

Per definition er entalpi den interne energi plus $ P / \ rho $.

Nu for nogle vigtige antagelser:

  1. Hastigheden af lækagen langt fra røret ville være 0 (dvs. den har nået atmosfæren og ikke forårsager tornadoer).
  2. Lækagets endelige tryk ville være atmosfærisk tryk (via de samme antagelser)
  3. Hele systemet er under nogenlunde konstant temperatur, så den indre energi, u af gassen på alle tre punkter er den samme

$$ (u + P_1 / \ rho + v_1 ^ 2 / 2) * m_1 = (u + P_2 / \ rho + v_2 ^ 2/2) * m_2 + m_ {læk} * (u + P_ {atm}) $$

  1. Nu antager vi konstant flow. Trykket, den indre energi og hastigheden ved indløbet skal være den samme med hensyn til tiden. Samme med udløbet og lækagen. Så differentieret med hensyn til tid er det eneste, der ændrer sig på hvert punkt, massen:

$$ P_ {in} = P_ {out} + P_ {leak} $$

$$ (u + P_1 / \ rho + v_1 ^ 2/2) * \ dot {m} _1 = (u + P_2 / \ rho + v_2 ^ 2/2) * \ dot {m} _2 + \ dot {m} _ {leak} * (u + P_ {atm}) $$

Nu ved vi ved konservering af masse:

$$ m_ {in} = m_ {out} + m_ {leak} $$

Hvilket fungerer, når man tager derivatet med hensyn til tid. Så vi kan fjerne u-vilkårene. Endelig er det lettere at udtrykke massestrøm som:

$$ \ dot {m} = \ rho AV $$

Så ved at erstatte massestrømmen og multiplicere hele ligningen ved den konstante tæthed, der skal konverteres fra hoved til tryk:

$$ (P_1 + \ rho \ frac {V_1 ^ 2} {2}) \ rho AV_1 = (P_2 + \ rho \ frac {V_2 ^ 2} {2}) \ rho AV_2 + \ dot {m} _ {læk} (P_ {atmosfære}) $$

Bemærk, at enhederne er watt * tæthed - for at gøre dit massetab lettere at løse. Mens du kunne løse lækagen i denne ligning, ved at bruge din viden om trykket udenfor og trykket to steder, skal du stadig kende mindst en af ​​hastighederne for at løse lækagen. Den anden hastighed, du kunne løse på grund af bevaring af masse igen:

$$ \ dot {m} _ {in} = \ dot {m} _ {out} + \ dot {m} _ {leak} $$$$ \ rho V_1 A = \ rho V_2 A + \ dot {m} _ {leak} $$

Og selvfølgelig gjorde jeg disse antagelser: konstant tæthed og intet tab på grund af rørfriktion under antagelsen, at lækagerne er så lette, at temperaturen ikke ændrede sig, og så densiteten ikke ændrede sig - bare sænk hastigheden. I sidste ende er det nødvendigt at kende strømningshastigheden for at finde ud af hastighederne - så den eneste måde at fortælle på er med flowmålere, ikke manometre.

Hvis du installerer [åbningsplade] (https://en.wikipedia.org/wiki/Orifice_plate) målere ved indløbet til dit utætte rør og udløbet af dit utætte rør, giver de dig mulighed for at finde ud af rørets hastighed ved hjælp af bare tryk målere. Så kan du bare køre dem til en computer, og det kan løse lækagen. Den ekstra fordel er, at du har dit tryk ved indløbet og udløbet inkluderet - så alt hvad du behøver er de fire manometre til at analysere dit rør.
kan du forklare bedre, hvordan fik du formlen?
Jo da. Det er princippet om energibesparelse. Jeg forklarer lidt bedre.
ok, nu er det næsten klart ... Jeg forsøgte at få din endelige formel fra momentum bevaringsligningen
hildred
2015-07-01 07:00:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Del begge sider af ligningen efter tid. Dette giver dig mulighed for at bruge strømningshastigheder, men fratræder ikke, så du bliver nødt til at tage højde for det med dine standardhydrauliske formler.

Hvilken ligning ??


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...