Laju aliran uap dari satu tekanan ke tekanan lainnya

1

Ketel uap tertutup di mesin kopi idle di sekitar 124 ° C, uap dan air di dalam di 1.2 barg. Ketika katup uap dibuka, uap keluar melalui tongkat uap yang dimasukkan ke dalam susu, untuk menganginkan dan memanaskannya.

Apa yang saya coba tentukan adalah laju aliran uap itu, tetapi semua info termodinamika pada ketel uap yang saya temukan adalah untuk situasi industri dan terlalu rumit untuk pemahaman mendasar saya tentang termodinamika.

Saya mengabaikan pemanasan lebih lanjut dari ketel saat katup terbuka dan saya hanya mengasumsikan ketel besar tak terhingga dengan uap pra-hasil tak terbatas

Saya pikir area penampang tabung uap itu penting, karena akan menjadi panjang dan jenis tabung untuk kerugian. Dapatkah seseorang menempatkan saya di jalur yang benar sejauh formula pergi.

thermodynamics steam boilers

— jontyc
sumber

3

Anda dapat menggunakan persamaan Hagen-Poiseuille untuk menentukan laju aliran sebagai akibat dari gradien tekanan. Peringatan dalam menggunakan persamaan ini adalah bahwa aliran harus laminar, yaitu efek inersia dapat diabaikan.

Q = \frac{1}{128} \frac{π d^{4}}{μ} \frac{Δ P}{L}

$Q=\frac{1}{128}\frac{\pi d^4}{\mu}\frac{\Delta P}{L}$

Q

$Q$

d

$d$

L

$L$

Δ P

$\Delta P$

μ

$\mu$

Persamaan ini sudah memperhitungkan kerugian gesekan di dinding tabung (karenanya penurunan tekanan yang diperlukan) tetapi tidak memperhitungkan tikungan dalam tabung atau jenis tabung. Namun, saya berharap pengaruhnya dapat diabaikan selama sebagian besar pipa lurus dan kasar sehingga memungkinkan penggunaan kondisi tanpa-selip tetapi tidak terlalu banyak menyebabkan ketidakstabilan aliran.

Seperti disebutkan sebelumnya, setelah menentukan laju aliran dari informasi yang Anda miliki, Anda perlu memeriksa apakah alirannya memang laminar. Jika tidak, persamaan tidak dapat digunakan. Anda dapat melakukan ini dengan menghitung nomor Reynolds:

R e = \frac{ρ v d}{μ} \approx \frac{ρ Q}{μ d} < 1

$\mathrm{Re}=\frac{\rho vd}{\mu}\approx\frac{\rho Q}{\mu d}<1$

Selama kondisi di atas berlaku Anda baik-baik saja. Jika tidak maka pendekatan yang disarankan oleh @idkfa paling baik digunakan.

— nluigi
sumber

3

Anda menyatakan bahwa sebagian besar hal yang Anda temukan terlalu kompleks untuk pemahaman dasar Anda, apakah aman untuk menganggap bahwa jawaban yang Anda cari mungkin merupakan tebakan yang berpendidikan? Kalau begitu aku akan pergi dengan Bernoulli

g z_{1} + \frac{c_{1}^{2}}{2} = g z_{2} + \frac{c_{2}^{2}}{2} + \int_{1}^{2} \frac{d p}{ϱ}

$g z_1 + \frac{c_1^2}{2} = g z_2 + \frac{c_2^2}{2} + \int_1^2 \frac{dp}{\varrho}$

$c_1 = 0$

Terakhir Anda membutuhkan geometri tabung yang disebutkan.

Untuk lebih jelasnya gunakan formulir instationary dan tambahkan kerugian gesekan jika Anda suka. Saya pribadi akan mengabaikan ini.

— idkfa
sumber

Ya, hanya perlu menjadi taman bermain untuk melihat apakah sebuah konsep layak ditelusuri lebih lanjut.

— jontyc

Mengapa ada integrasi di sini?

— Algo

d p

$dp$

p

$p$

2

Saya tidak merekomendasikan menggunakan persamaan Hagen-Poiseuille karena alirannya kemungkinan besar bergolak dari perbedaan tekanan yang diberikan. dan karena laju aliran akan terutama diatur oleh perbedaan tekanan antara boiler dan outlet tongkat (katakanlah ambient) saya pikir jawaban @idkfa sudah cukup.

Tetapi, jika Anda memiliki situasi di mana panjang pipa / kerugian gesekan sangat penting, Anda dapat menggunakan persamaan Unwin-Babcock yang merupakan perpanjangan dari persamaan Darcy-Weisbach yang berlaku untuk uap:

Δ P = \frac{0.0001306 Q L}{d^{3} ρ_{s t e a m}} (1 + \frac{3.6}{d})

$\Delta P = \frac{0.0001306\,QL}{d^3\rho _ {steam}} (1 + \frac{3.6}{d})$

$\Delta P$ $Q$ $L$ $d$ $\rho _{steam}$

— Algo
sumber

Kepadatan uap pada inlet atau outlet?

— Salomon Turgman

Ups. Lupakan. Untuk laju aliran di outlet, kepadatan outlet. Untuk saluran masuk, kerapatan saluran masuk.

— Salomon Turgman

@sturgman Nah, karena alirannya diduga isotermal (untuk pipa distribusi uap berinsulasi tempat persamaan awalnya berlaku) perbedaan kerapatan tidak akan signifikan antara inlet dan outlet, jadi tidak masalah (atau Anda dapat menggunakan rata-rata nilai).

— Algo