Làm thế nào để xác định điểm sặc trong hệ thống khí nén?

Tôi có một bộ điều chỉnh áp suất đưa áp suất đầu vào 150 bar xuống còn 10 bar, sau đó được dẫn vào một hội nghị, sau đó là một vòi có diện tích 340 mm ^ 2, tiếp xúc với điều kiện khí quyển.

Thật kỳ lạ ở cả hai điểm, điều kiện cần thiết của tỷ lệ áp suất cho nghẹt thở được thỏa mãn!

$tỷ lệ áp suất$

Áp suất thoát quan trọng bên dưới xảy ra nghẹt thở (p *), là 5,8 bar ở lối ra của vòi phun và 79,7 bar ở lối ra của bộ điều chỉnh. Làm thế nào để tôi giải thích thực tế là dòng chảy chỉ cuộn ở vòi?

— DBTKNL
nguồn

Có một luồng tối đa độc lập thông qua cả hai vị trí có thể xảy ra nghẹt thở. Lưu lượng thực tế qua hệ thống sẽ được xác định bởi mức tối đa nhỏ hơn. Vị trí bị nghẹt có thể có lưu lượng lớn hơn sẽ "điều chỉnh" thành bất kỳ lưu lượng nào thấp hơn. Hãy nhớ rằng bộ điều chỉnh áp suất trình bày một lỗ có kích thước thay đổi cho đến khi nó mở hoàn toàn, cung cấp một phương tiện để hệ thống điều chỉnh. Vì bạn đang sử dụng bộ điều chỉnh để đảm bảo giảm áp là rất quan trọng, tôi nghi ngờ rằng khu vực của bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh sao cho dòng chảy qua nó và ra khỏi hệ thống phù hợp.

— Tường Byron

Đối với kích thước lỗ cố định, bạn sẽ thấy điều chỉnh xảy ra với áp lực. Vì đây là những lần giảm áp suất quan trọng, điều này có nghĩa là bạn sẽ thấy ít nhiều áp lực bị mất do nhiễu loạn. Trong trường hợp này, cũng có thể ở tốc độ dòng chảy thấp hơn, áp suất giảm qua một trong những hạn chế là đủ thấp để chuyển từ dòng quan trọng sang dòng không quan trọng. Bạn phải xem xét cách cấu hình dòng chảy và áp suất trong hệ thống sau khi lưu lượng tối đa qua hệ thống được xác định.

— Tường Byron

Cảm ơn Byron, đó là một cách nghĩ tuyệt vời về nó. Các lỗ điều tiết thực sự có thể có một hồ sơ giảm dần áp lực! Xin vui lòng gửi nó như là một câu trả lời để tôi có thể chấp nhận nó và những người khác có thể tham khảo nó trong tương lai.

— DBTKNL

Không phải là có sự khác biệt về cấu hình tại bộ điều chỉnh (vẫn có sự sụt giảm áp suất đột ngột với sự lãng phí năng lượng như nhiễu loạn), mà thay vào đó, khu vực lỗ của bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh sao cho tốc độ bị nghẹt (tức là âm thanh) của nó lỗ điều chỉnh phù hợp với dòng chảy ra khỏi hệ thống với khí quyển. Tôi sẽ đăng một câu trả lời thích hợp sau đó thay vì bình luận với một số phương trình và sơ đồ.

— Tường Byron

Làm thế nào để tôi giải thích thực tế là dòng chảy chỉ cuộn ở vòi?

Để giải thích tại sao luồng chỉ bị nghẹt tại một điểm duy nhất, điều quan trọng cần nhớ là đối với một hệ thống ở trạng thái ổn định, chỉ có thể có một luồng duy nhất. Tất cả các chất lỏng vào hệ thống phải rời đi. Vì chỉ có thể có một tốc độ dòng chảy duy nhất thông qua hệ thống, sau đó bạn phải xem xét nơi dòng chảy tối đa đó có thể xảy ra.

Các phương trình sau đây mô tả dòng chảy qua một vòi không ma sát trong đó sự giãn nở xảy ra một cách đáng tin cậy và đẳng hướng. Họ đến từ trang Perry's 6-23. Lưu lượng thực tế qua một lỗ thường được xử lý bởi hệ số lưu lượng do lưu lượng qua một lỗ sẽ nhỏ hơn vòi phun không ma sát.

\begin{aligned} \frac{p^{*}}{p_{0}} & = = {(\frac{2}{k + 1})}^{k / (k - 1)} \\ \frac{T^{*}}{T_{0}} & = = \frac{2}{k + 1} \\ \frac{ρ^{*}}{ρ_{0}} & = = {(\frac{2}{k + 1})}^{1 / (k - 1)} \\ G^{*} & = = p_{0} \sqrt{{(\frac{2}{k + 1})}^{(k + 1) / (k - 1)} (\frac{k M_{w}}{R T_{0}})} \\ w^{*} & = = G^{*} Một \\ V = = V^{*} = = c^{*} & = = \sqrt{\frac{k R T^{*}}{M_{w}}} \end{aligned}

$\begin{align} \frac{p^*}{p_0} &= \left(\frac{2}{k+1}\right)^{k/(k-1)} \\ \frac{T^*}{T_0} &= \frac{2}{k+1} \\ \frac{\rho^*}{\rho_0} &= \left(\frac{2}{k+1}\right)^{1/(k-1)} \\ G^* &= p_0 \sqrt{\left(\frac{2}{k+1}\right)^{(k+1)/(k-1)}\left( \frac{kM_w}{RT_0} \right)} \\ w^* &= G^*A \\ V = V^* = c^* &= \sqrt{\frac{kRT^*}{M_w}} \end{align}$

$^*$ $_0$

$p$
$T$
$\rho$
$G$
$w$
$A$
$V, c$
$R$
$M_w$

$G^*$ $(k,M_w)$ $(T_0,p_0)$ $w^*$ $A$

Tôi có một bộ điều chỉnh áp suất đưa áp suất đầu vào 150 bar xuống còn 10 bar

Vì bạn có một bộ điều chỉnh áp suất, điều này cho bạn biết điều gì đó về động lực học của hệ thống. Bộ điều chỉnh áp suất trình bày một lỗ có kích thước thay đổi cho quá trình cho đến khi nó được mở hoàn toàn. Một khi nó được mở hoàn toàn, nó hoạt động như một kích thước lỗ cố định. Vì bộ điều chỉnh áp suất có thể điều chỉnh để duy trì điều kiện hạ lưu, nó sẽ không phải là thành phần giới hạn cho đến khi nó mở rộng.

Khi bộ điều chỉnh mở một phần, hệ thống đã thiết lập trạng thái ổn định trong đó:

dòng chảy ra khỏi hệ thống (vào khí quyển) là dòng chảy tối đa qua hệ thống
vị trí của bộ điều chỉnh (ví dụ% mở) sao cho diện tích dòng tiếp xúc của nó cung cấp chính xác lưu lượng tương tự như cửa thoát ra khí quyển; dòng chảy này là một hàm của nhiệt độ, áp suất ngược dòng và thành phần của khí tại điểm sặc đó

— Bức tường Byron
nguồn

Choked flow occurs when the downstream pressure is less than the critical pressure or the pressure drop ratio is greater than the critical ratio

Ý bạn là khi khẩu phần giảm áp suất nhỏ hơn?

— idkfa

@idkfa, cảm ơn vì đã chú ý điều đó. Tôi đã cẩu thả với các điều khoản kể từ khi tôi sử dụng pressure drop ratiovà sau đó critical ratio. Tôi sẽ làm sạch nó.

— Tường Byron