Làm việc giảm áp suất từ ​​tỷ lệ rò rỉ

Tôi đang cố gắng tìm ra mức giảm / tăng áp suất chấp nhận được trên thiết bị kiểm tra rò rỉ với tỷ lệ rò rỉ nhất định. Một phiên bản đơn giản hóa của giàn thử nghiệm trông như thế này:

Nguồn cung cấp khí (không khí) ở mức 1 bar so với áp suất khí quyển, và van điều khiển đầu vào và đầu ra + cảm biến áp suất là một phần của thiết bị thử nghiệm và có thể được coi là không bị rò rỉ. Tôi cũng đang làm việc với giả định rằng quá trình này là đẳng nhiệt.

Kiểm tra 1

Thử nghiệm đầu tiên là mở van điều khiển đầu vào, với van điều khiển đầu ra đóng và van của vật được thử cũng đóng lại, và tìm kiếm sự tăng áp trên cảm biến áp suất. Khi bắt đầu thử nghiệm, cảm biến áp suất ở áp suất khí quyển.

Đây là nỗ lực của tôi, sử dụng :$PV=nRT$

Số mol khí thu được ở hạ lưu của van đang được kiểm tra do rò rỉ qua van:

$n_2 = n_1 + \frac{LR * \Delta t * P_1}{RT}$ (1)

Trong đó , và là các điều kiện ban đầu ( ), là tốc độ rò rỉ qua van được kiểm tra và là thời lượng thử nghiệm.$P_1$$V_1$$n_1$$P_1 = P_{atm}$$LR$$\Delta t$

Áp lực cuối cùng sau đó có thể được giải quyết như sau:

$P_2 V_2 = n_2 RT = (n_1 + \frac{LR * \Delta t * P_1}{RT}) RT$

với (âm lượng không thay đổi), chúng tôi nhận được:$V_2 = V_1$

$P_2 = \frac{P_1 V_1 + LR * \Delta t * P_1}{V_1}$

và sau đó rõ ràng:

$\Delta P = P_2 - P_1 = \frac{LR * \Delta t * P_1}{V_1}$

Câu hỏi

Đó có phải là cách tiếp cận đúng đắn? Tôi có nên sử dụng thay vì trong phương trình (1) không?$P_1 + 1 \text{bar}$$P_1$

Kiểm tra 2

Bây giờ toàn bộ điều được áp suất đến 1 bar bằng cách mở van điều khiển đầu vào, van được kiểm tra và đóng van điều khiển đầu ra, trước khi đóng van điều khiển đầu vào, đó là khi thử nghiệm bắt đầu. Điều này là để xem xét rò rỉ ra khỏi "thứ" thông qua các phụ kiện khí nén, v.v ... Hiện tại chúng tôi đang xem xét giảm áp suất từ ​​1 bar, thay vì tăng áp suất như trong thử nghiệm 1.

Về cơ bản, tôi đang sử dụng cùng một cách tiếp cận, ngoại trừ việc chúng ta đang xem xét một số mol không khí bị mất trong phương trình (1), trở thành:

$n_2 = n_1 - \frac{LR * \Delta t * P_1}{RT}$ (1a)

Phần còn lại theo sau bài kiểm tra 1, do đó:

$\Delta P = P_2 - P_1 = -\frac{LR * \Delta t * P_1}{V_1}$

tất nhiên, lần này và là tốc độ rò rỉ ra khỏi "thứ" thay vì qua van.$P_1 = P_{atm} + 1 \text{bar}$$LR$

Câu hỏi

Một lần nữa, đó có phải là cách tiếp cận đúng đắn?

Tốc độ rò rỉ khí phụ thuộc vào chênh lệch áp suất, và trong thiết lập của bạn, có vẻ như chênh lệch áp suất liên tục giảm khi thử nghiệm đang chạy. Điều này có nghĩa là tham số tốc độ rò rỉ ( ) trong đạo hàm của bạn là tốc độ rò rỉ trung bình trong suốt thời gian thử nghiệm. Theo kinh nghiệm của tôi, tốc độ rò rỉ thường được chỉ định là giá trị tức thời ở điều kiện ổn định (chênh lệch áp suất không đổi). Tôi không chắc làm thế nào thông số kỹ thuật rò rỉ của bạn có nghĩa là được giải thích, nhưng đo nó bằng một thiết bị kiểm tra trạng thái không ổn định có lẽ khó khăn hơn so với thiết lập trạng thái ổn định.$LR$

Dù sao, đây là một phương trình bạn có thể sử dụng để tương quan tỷ lệ rò rỉ với chênh lệch áp suất và diện tích lỗ:

$$\dot m = \mu \cdot A \cdot \sqrt{\frac{\gamma}{\gamma -1} \left[ \left( \frac{p_1}{p_2} \right)^\frac{2}{\gamma} - \left( \frac{p_1}{p_2} \right)^\frac{\gamma + 1}{\gamma} \right]} \cdot \sqrt{2\cdot p_2 \cdot \rho_2}$$ Nguồn : MACEAS

• $\dot m$ là tốc độ dòng chảy khối
• $A$ là khu vực rò rỉ
• $\gamma$ là tỷ lệ nhiệt riêng của khí (không khí = 1,4)
• $p_1$ , lần lượt là áp lực xuôi dòng và ngược dòng$p_2$
• $\mu$ là hệ số ma sát không thứ nguyên cần được xác định bằng thực nghiệm

Nếu bạn muốn sử dụng điều này trong thiết lập thử nghiệm hiện tại của mình, bạn sẽ cần tích hợp nó theo thời gian và thay thế áp lực hạ lưu bằng một phương trình để giải thích cho áp suất thay đổi. Ngoài ra hãy xem câu hỏi khác, liên quan này liên quan đến việc tính toán dòng chảy không ổn định.