Расчет расхода газа по давлению и диаметру трубы: Калькуляторы

Содержание

Калькуляторы

Калькулятор газа

Калькулятор газа – это простой и удобный инструмент для расчетов параметров рабочей среды трубопровода. Калькулятор газа разработан специально для специалистов проектных учреждений, технологов, конструкторов. С помощью нашего калькулятора вы можете рассчитать любые параметры рабочей среды (объем жидкой фракции, объем газообразной фракции масса). Вы можете рассчитать физические параметры таких газов как кислород (O2), азот (N2), аргон (Ar), гелий (Не), углекислота (CO2), водород (h3), метан (Ch5), ацетилен (C2h3), пропан (C3H8).

Калькулятор давления

Калькулятор давления — это инженерный online калькулятор, позволяющий сравнить показатели давления в различных системах измерения (метрическая СИ, американская СИ, королевская СИ, единицы ртутного столба, единицы водяного столба, атмосферная СИ). Калькулятор давления необходимо использовать для корректного подбора запорной или регулирующей трубопроводной арматуры, произведенной по различным стандартам. Как правило, на территории России единицей измерения давления является кгс/см2, с помощью нашего калькулятора давления вы сможете конвертировать показатель давления из любой системы измерения, в традиционную.

Массовый расход объемного потока

Калькулятор массового расхода потока — это инструмент, позволяющий быстро и точно рассчитать параметры и потоковые характеристики рабочей среды. Массовый расход — масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени. Также этот показатель называют пропускной способностью трубопровода по массе, которая является ключевым показателем для выбора запорной и регулирующей арматуры.

Объемный расход потока

Калькулятор объемного расхода потока — это инструмент, позволяющий быстро и точно рассчитать параметры и потоковые характеристики рабочей среды. Объемный расход – объем рабочей среды, который проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени. Также этот показатель называют пропускной способностью трубопровода по объему, которая является ключевым показателем для выбора запорной и регулирующей арматуры.

Конвертер физических и математических величин

Конвертер физических и математических величин – простейший online калькулятор, который сэкономит ваше время и силы, поможет перевести физические и математические параметры из одних единиц измерения в другие. Наш калькулятор поможет вам узнать, сколько в одном килограмме фунтов, и сколько метров в одной миле.

Калькулятор коэффициента пропускной способности Cv

Калькулятор коэффициента пропускной способности – это двухсторонний online инструмент, который поможет рассчитать коэффициент пропускной способности Cv исходя из заданных параметров, либо рассчитать значение пропускной способности, зная коэффициент Cv. Коэффициент пропускной способности Cv был введен в расчеты для облегчения работы проектировщиков гидравлических и пневматических систем. С его помощью можно без труда определить расход рабочей среды, проходящей через элемент трубопроводной арматуры.

Классификация оборудования по уровню опасности

Классификация оборудования по категории опасности — это онлайн калькулятор, разработанный для вас ООО «Крионика», позволяющий за 1 минуту отнести оборудование к определенной категории опасности. Данный калькулятор соответствует требованиям Технического Регламента Таможенного союза «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» (ТР ТС 032/2013) и позволяет автоматизированно определить категории опасности для сосудов под давленем, трубопроводов и котлов различной емкости и с различным рабочим давлением.

Расчет расхода — калькулятор значений среды Bürkert

При правильном выборе типа и размеров клапана решающим фактором могут стать различные расчетные значения. Так с помощью значений коэффициента пропускной способности, расхода и параметров потери давления можно определить правильный клапан, отвечающий нужным требованиям и исполнениям. Рассчитайте эти значения с помощью нашего онлайн-калькулятора значений среды.

Bürkert Fluidik Rechner — бесплатное онлайн-приложение для расчета коэффициента пропускной способности

Хотите рассчитать коэффициент пропускной способности, расход или потерю давления на клапане? Наше бесплатное онлайн-приложение Fluidik Rechner поможет вам в этом! Выбирайте нужный вариант рабочей среды из множества других или указывайте свой собственный.

Коэффициент пропускной способности

Что означает коэффициент пропускной способности Kv

С 50-х годов XX века коэффициент пропускной способности (Kv) означает существующий нормированный показатель достижимого расхода среды, проходящей через клапан. Расчет коэффициента пропускной способности выполняется в соответствии с DIN EN 60 534, при этом коэффициент определяется в соответствии с директивами VDE/VDI 2173 в результате измерения воды при потере давления ок. 1 бар и температуре 5–30 °C. Результат показывается в м3/ч.

Кроме того, этот коэффициент клапана соответствует только определенному ходу клапана, т. е. определенной степени открытия. Таким образом, количество коэффициентов пропускной способности клапана соответствует количеству установочных ступеней. Следовательно, открывающий/закрывающий клапан имеет только один коэффициент пропускной способности, а регулирующие клапаны имеют коэффициенты пропускной способности для каждого положения. Коэффициент для максимального хода 100 % является коэффициентом пропускной способности.

Разница значений Cv и Kv

Часто американская единица измерения значения пропускной способности (Cv) указывается в галлонах/мин (американский галлон в минуту), поэтому она не равна коэффициенту пропускной способности. Существуют следующие формулы пересчета.

Kv = 0.857 * Cv 

Cv = 1.165 * Kv

Формулы для расчета коэффициентов пропускной способности для различных агрегатных состояний

Расчет Kv для жидкостей

Чтобы рассчитать коэффициент пропускной способности для жидкостей, требуется знать расход в л/мин или м3/ч, плотность рабочей среды перед клапаном и потерю давления при прохождении через клапан, т. е. разность давления на входе и обратного давления.

Q = объемный расход, в м33
Δp = потеря давления, в бар
ρ = плотность жидкости, в кг/м3

Расчет Kv для газов

При расчете для газов следует различать докритический и надкритический режим потока. Докритический режим означает, что давление на входе и обратное давление клапана определяют расход. Чем выше обратное давление, т. е. давление за клапаном (p2), тем меньше объемный расход.

Надкритический режим означает, что расход зависит только от давления на входе, причем в данном случае возникает эффект расхода Chokings (запирания). При этом при большом перепаде давлений (Δp > p1/2) в самом узком поперечном сечении клапана теоретически возникает скорость звука. Ускоряющаяся при потере давления рабочая среда не может при этом протекать быстрее скорости звука (1 Мах) даже в случае дальнейшего понижения обратного давления. Для газов стандартный расчет выполняется при 1013 гПа и 0 °C с QN как номинальный расход и ρN как номинальная плотность. При этом следует учитывать температурное влияние.

Расчет при докритическом потоке (дозвуковая скорость)
Расчет при надкритическом потоке (звуковая скорость)

p1 = давление на входе, в бар
p2 = обратное давление, в бар
Δp = потеря давления, в бар
QN = объемный расход, станд., B M3
ρN = плотность, станд., в кг/M 3
T = абсолютная температура перед клапаном, в К

Структура измерения для расчета коэффициента пропускной способности клапанов

Приведенное ниже изображение показывает структуру измерения для определения коэффициента пропускной способности при данной потере давления. При этом 1 — это образец для испытаний, т. е. проверяемый клапан, а 2 — расходомер. В опытной установке есть, кроме того, точки измерения для давления на входе (3) и обратного давления (4), а также клапан регулировки расхода (5). Наконец, для измерения газообразных сред подключен прибор для измерения температуры (6).

1 Образец для испытаний
2 Расходомер< br />3 Манометр: давление перед клапаном (давление на входе)
4 Манометр: давление за клапаном (обратное давление)
5 Клапан регулировки расхода
6 Прибор для измерения температуры

Интенсивность расхода

Что значит интенсивность расхода Q?

Другим коэффициентом технологии сред является расход, называемый также объемным расходом или объемным потоком. Он показывает объем среды, проходящей через клапан за определенную единицу времени.

Чтобы рассчитать расход жидкости, требуется знать коэффициент пропускной способности, плотность рабочей среды и перепад давлений между давлением на входе и обратным давлением. Указанные компанией Bürkert рабочие среды — это, например, кислород, углекислый газ или этан. Здесь уже заложена соответствующая плотность, а перепад давлений рассчитывается автоматически, поэтому требуется заполнить только поля коэффициента пропускной способности, а также давления на входе и обратного давления.

Формулы для расчета объемного потока для различных агрегатных состояний

Расчет расхода для жидкостей

Расход рассчитывается по следующей формуле.

Q = расход
Kv = коэффициент пропускной способности, в м 3
Δp = потеря давления, в бар
ρ = плотность, в кг/м3

Расчет расхода для газов

Для стандартного расхода газа тоже требуется коэффициент пропускной способности, а также номинальная плотность, давление на входе, обратное давление и температура рабочей среды. Кроме того, здесь также следует различать докритический и надкритический режим потока.

Расчет при докритическом потоке
Расчет при надкритическом потоке

p1 = давление на входе, в бар
p2 = обратное давление, в бар
Δp = потеря давления, в бар
Kv = коэффициент пропускной способности, станд., в м 3
ρN = плотность, станд., в кг /M3
T = температура перед клапаном, в К

Потеря давления при проходе через клапан

Как рассчитывается потеря давления при проходе через клапан

Потеря давления означает разность давления рабочей среды на входе перед клапаном и обратного давления за клапаном. Этот показатель измерения касается потери энергии среды при прохождении через клапан, результат показан в барах. Для расчета потери давления для жидкости требуется коэффициент пропускной способности, плотность жидкости и расход. Ниже приводится формула для расчета.

Формулы для расчета падения давления для различных агрегатных состояний

Расчет потери давления для жидкостей

ρ = плотность, в кг/м 3
Q = объемный расход, в м 3
Kv = коэффициент пропускной способности, в м3

Расчет потери давления для газов

При расчете газообразной рабочей среды следует различать докритический и надкритический режим потока. При этом требуются следующие значения: коэффициент пропускной способности, номинальный расход при 1013 гПа и 0 °C, а также номинальная плотность, обратное давление и температура рабочей среды.

Расчет при докритическом потоке
Расчет при надкритическом потоке

p1 = давление на входе, в бар
p2 обратное давление, в бар
ρN = плотность, в кг/м3
T = температура, в К
QN = объемный расход, станд., в м3
Kv = коэффициент пропускной способности, в м3

 

Выберите из множества существующих рабочих сред (бром или неон), которые уже заложены вместе с плотностью, или создайте другую рабочую среду. При этом требуется указать только плотность и агрегатное состояние среды. При введении необходимых данных для нужного значения в фоновом режиме уже работает онлайн-калькулятор значений среды, который наряду с результатом в верхнем правом окне автоматически показывает промежуточные результаты.

Начните расчет!

Хотите рассчитать другие материалы, например водяной пар или специальные условия расхода с очень ограниченным расходом или повышенной вязкостью? Или вы ищете клапан управления процессом, который идеально подходит для ваших требований? В этом случае воспользуйтесь нашим инструментом для конфигурации клапанов, разработанным специально для выбора клапанов управления процессом. Сконфигурируйте клапан сейчас!

 

Расход сжатого воздуха: особенности расчета — компрессорные, азотные, насосные станции — как это работает?

При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха, тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.

Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.

Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах. Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).

Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются

  • давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст),
  • температура 293 К (20 С),
  • влажность 1,205 кг/м3.

При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).

Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.

Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров


Где:

  • LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
  • VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
  • pmax — давление на время начала измерений [бар]
  • pmin — давление на время окончания измерений [бар]
  • t — продолжительность измерений [мин]

На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра). Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы. Отключаем оборудование, смотрим показания манометра резервуара. Подставляем данные в формулу.

Расчет расхода через время работы компрессора – метод для компрессоров с постоянной производительностью


  • LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
  • Q — производительность компрессора [м³/мин]
  • ∑t — время работы компрессора под нагрузкой за период измерений [мин]
  • T — период измерений = время работы под нагрузкой + на холостом ходу [мин]

На начало измерения нам необходимо знать производительность компрессора, снять показания счетчика общей наработки и счетчика работы под нагрузкой. Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы под нагрузкой при наборе давления до максимального значения, после которого компрессор работает на холостом ходу до начала следующего набора давления. Отключаем оборудование. Подставляем данные в формулу.

aspo-gaz:parametri_uchastkov [Поддержка АСПО-ПРИС]

4.25.1. Параметры участков сети низкого давления по путевым расходам

Путевой расход — это суммарное потребление всех узловых расходов на расчетном участке.

Если потребителей в сети не много, то можно всех потребителей описать в таблице сосредоточенных потребителей, а на участках сети задавать путевой расход равный 0.
Размерность путевого расхода м.куб/час.
Подбор Dу — признаки подбора диаметров:
ПП –– проектируемый участок новой сети, подбор диаметров в котором производиться, начиная от указанного номера диаметра до максимального номера в таблице «Сортамент труб». Режим расчета новых стальных и полиэтиленовых труб с подбором диаметра.
БП — проектируемый участок новой сети, диаметр которого не подбирается, а указан в окне Диаметр. Режим расчета новых стальных и полиэтиленовых труб фиксированного диаметра.
ПР — проектируемый участок , в котором производится замена существующего участка на новый (реконструкция), начиная от указанного номера до максимального в таблице «Сортамент труб». Для новых стальных и полиэтиленовых труб с подбором диаметра, которые в ведомости материалов будут отнесены к «Проектируемые вместо существующих».
БС — существующий участок, в котором диаметр не меняется. Режим расчета бывших в эксплуатации стальных и полиэтиленовых труб фиксированного диаметра. Если указан диаметр, например, 108 мм, а признак ПП, то будут использоваться для подбора все диаметры из заданного сортамента от 108 мм до максимального. Если указан диаметр 273 мм, а признак БС, то не будет подбираться диаметр, а этот участок останется без изменения с диаметром 273 мм.
Высотные отметки узлов сети позволяют учитывать гидростатический напор при учете рельефа местности, а также учитывать перепады высот при проектировании внутренних газопроводов жилых зданий и промышленных объектов.
Кроме этого высотные отметки узлов используются для прокладки профиля газопроводной сети.

4.25.2. Параметры участков сети низкого давления по приведенным длинам

Для расчета по приведенным длинам необходимо заполнить таблицу нагрузок на районы:

Район — номер района, к которому принадлежит данный участок, определяется в соответствии с порядковым номером в окне Нагрузка на районы. Приведенная длина — безразмерная величина, характеризующая потребление газа на участке.
При расчете по приведенным длинам распределение газа по участкам производится пропорционально их длине.
Следует учесть, что в пределах некоторых районов могут быть зоны с различной этажностью, а газовые сети на ряде участков будут проходить в различных условиях застройки. По этим причинам на отдельных участках сети отбор газа может, либо вовсе отсутствовать, либо быть выше или ниже средней величины по району. Для приближения к истинному распределению нагрузок по участкам сети в практике применяется метод введения поправочных коэффициентов на геометрическую длину участков сети. Эти коэффициенты условно названы коэффициент застройки или коэффициент этажности.
Коэффициент застройки учитывает, какой характер отбора газа будет на данном участке газопровода.

Этажность застройки вносит уточнение в величину отбираемого расхода газа на данном участке сети в зависимости от этажности застройки.
При определении величины коэффициента застройки для зоны с минимальной этажностью он обычно принимается равным 1 (можно принимать за 1 максимальную плотность жилого фонда).
Если в пределах данного микрорайона этажность отличается от минимальной, то коэффициент этажности будет во столько раз больше, во сколько больше плотность жилого фонда.

этажность 2 5 9 12
плотность жилого фонда м.кв на гектар 2600 3700 4600 6200
коэффициент этажности 1 1,42 1,77 2,38

Коэффициент застройки и этажность застройки определяют удельную величину путевого расхода газа.
Коэффициент застройки учитывает, какой характер отбора газа будет на данном участке газопровода.
Коэффициент застройки = 1 — газопровод проходит по улице с двухсторонней застройкой.
Коэффициент застройки = 0.5 — улица застроена с одной стороны.
Коэффициент застройки = 0 — газопровод проходит по участку, где нет отбора газа (прокладка по территории парков, на пересечении улиц, площадей, пересечение водных и других преград, выводы из ГРП и т.д.)
Произведение величин коэффициентов этажности и застройки на геометрическую длину участка даст условно называемую Приведенную длину.

4.25.3. Параметры участков сети низкого давления по нормативным расходам

Вид панели описания участков сети для расчета низкого давления по нормативным расходам:

Расчет нормативного расхода газа на участке сети может определяться по количеству жителей на улице (участке сети), а также по типу и количеству жилых домов на ней.
Для расчета нормативного расхода необходимо заполнить следующие таблицы:

Расчет на отопление домов может производиться как для отдельного дома (газовый котел), так и на отопление для всех групп домов в населенном пункте (районная котельная).
Индивидуальное отопление рассчитывается при установке в здании газового отопительного оборудования.
При расчете газоснабжения населенного пункта, при централизованном теплоснабжении, расход газа на отопление может быть отнесен к расходу газовой котельной.

4.25.4. Параметры участков сети среднего или высокого давления

Информация о сосредоточенных потребителях для сетей среднего и высокого давления может вводиться как через таблицу Сосредоточенные потребители, так и через таблицу Параметры участка при этом в таблице Параметры участка расход газа относится к узлу конца участка. ВНИМАНИЕ! Программа суммирует расход газа по узлам сети, описанным в таблицах Параметры участка и Сосредоточенные потребители.

4.25.5. Параметры участков внутридомовой сети низкого давления

Для расчета внутридомовой сети существенное значение имеют высотные отметки узлов, поэтому целесообразно нарисовать план разводки труб по этажам.

Все потребители газа описываются в таблице «Сосредоточенные потребители». Предусмотрен ввод потребителей трех типов:

Потребление газа бытовыми приборами может быть рассчитано по нормативу. Вид панели расчета нормативного потребления газа отдельными приборами внутридомовой газопроводной сети.

aspo-gaz/parametri_uchastkov.txt · Последние изменения: 2016/02/04 16:32 (внешнее изменение)

Объемный и массовый расход газа

Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным. Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым. Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества:
, где  – массовый расход,  – объемный расход,  – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым. Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль. Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему. Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%. Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса. Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа. При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс). Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г. Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается. На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное. Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях. Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям. Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

 , где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака). Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки. Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи. Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет. Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации. Массовый расход важен тогда, когда в центре внимания находится сам газ, и необходимо контролировать количество молекул, не обращая внимания на рабочие условия (температура, давление). Здесь можно отметить динамическое смешение газов, реакторные системы, в том числе каталитические, системы коммерческого учета газов.

Измерение объемного расхода необходимо в случаях, когда основное внимание уделяется тому, что находится в объеме газа. Типичные примеры – промышленная гигиена и мониторинг атмосферного воздуха, где необходимо проводить количественную оценку загрязнений в объеме воздуха в реальных условиях.

Калькулятор диаметра трубопровода для компрессора

Внимание! Пожалуйста, вместо запятой при отделении дробной части чисел используйте точку. В противном случае, калькулятор не будет работать.

Длина трубопровода — это не только его собственная длина, но и условная добавка к ней, которая берется из суммы длин трубы, примерно соответствующих по уровню вызываемого падения давления изменениям направления трубы, сужениям, а также некоторым фитингам. Примерно эквивалентные длины элементов трубопровода указаны в таблице внизу. 

Если Вы не знаете сколько на трубопроводе будет сужений/расширений, изгибов, вентилей или точный расчет не отвечает стоящим перед Вами целям, мы рекомендуем вместо поправок применять к длине трубопровода поправочный коэффициент 1,6.

Эквивалентная длина трубопровода

Фитинг

Рисунок

Длина трубопровода, эквивалентная фитингу с определенным ДУ, м

DN25 DN40 DN50 DN80 DN100 DN125 DN150

Изгиб 90o, резкий

1,5 2,5 3,5 5 7 10 15

Изгиб 90o, R=d

0,3 0,5 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5

Изгиб 90o, R=2d

0,15 0,25 0,3 0,5 0,8 1,0 1,5

Ответвление

2 3 4 7 10 15 20

Сужение d=2d

0,5 0,7 1,0 2,0 2,5 3,5 4,0

Шаровой кран или «бабочка»

0,3 0,5 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5

Седловой вентиль

8 10 15 25 30 50 60
]]>

Счетчики расхода газа | FLOWSIC30

Счетчики расхода газа | FLOWSIC30 | SICK

обзор семейств продукции Русский Cesky Dansk Deutsch English Español Suomi Français Italiano 日本語 – Японский 한국어 – Корейский Nederlands Polski Portugues Svenska Türkçe Traditional Chinese Китайский

Универсальный счётчик расхода газа для решения разнообразных задач по измерению в сфере добычи газа

Преимущества

  • Замена диафрагмы не требуется — один счётчик расхода газа на весь срок службы скважины
  • Отсутствие потери давления благодаря ультразвуковому методу измерения
  • Оптимальная эксплуатационная готовность: работает практически без износа, без скопления жидкости в счётчике и с возможностью дистанционного контроля
  • Высокая надёжность — постоянное измерение даже в сложных условиях технологического процесса
  • Длительный срок службы — ультразвуковые датчики из титана, подходящие для работы в условиях влажного газа
  • Полный контроль технологического процесса и планируемое обслуживание благодаря интеллектуальной диагностике счётчика
  • Незначительные затраты на установку — интеграция измерения давления и температуры, интерфейс HART и мастер ввода в эксплуатацию

Точные данные устройств и технические характеристики продукта могут отличаться и не зависят от соответствующего применения и спецификации заказчика.
Данный продукт, исходя из статьи 2 (4), не подпадает под действие Директивы RoHS 2011/65/ЕС и не предназначен для использования в продуктах, подпадающих под действие данной Директивы. Более подробные сведения Вы найдете в информации об изделии.

Обзор

Универсальный счётчик расхода газа для решения разнообразных задач по измерению в сфере добычи газа

Счётчик расхода газа FLOWSIC30 разработан для использования в сфере добычи природного газа, например, метана из угольных пластов. Двухканальный счётчик оснащён прочным корпусом из углеродистой стали и датчиками из цельного титана. Ультразвуковой измерительный механизм не имеет подвижных деталей и практически не требует технического обслуживания. Прочная конструкция с проложенными внутри проводами защищает счётчик расхода газа от суровых условий окружающей среды, а большой диапазон измерения покрывает весь диапазон расхода источника газа. Счётчик FLOWSIC30 имеет встроенную функцию диагностики, с помощью которой контролируется состояние счётчика и наличие жидкости в потоке газа. С помощью встроенной функции измерения давления и температуры и преобразования объёма согласно AGA8 счётчик рассчитывает нормальный расход и уменьшает затраты на установку. Потребляемая мощность менее 65 мВт и 2-проводная концепция облегчают интеграцию, а коммуникационные протоколы HART® и Modbus гарантируют гибкость при передаче данных.

Краткий обзор

  • Большой диапазон измерения
  • Расчёт параметров для применения с влажным газом
  • Интеллектуальная диагностика счётчика, включая обнаружение влажного газа
  • Возможность удалённого техобслуживания благодаря цифровым интерфейсам
  • 2-проводной преобразователь с цифровым интерфейсом HART®
  • Полная интеграция измерения давления и температуры, преобразования объёма и расчёта расхода энергии

Применение

Технические данные

 

Загрузки

Пожалуйста, подождите…

Ваш запрос обрабатывается, это может занять несколько секунд.

Как рассчитать расход газа по измерению давления? |

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные способы расчета расхода газа в трубке с использованием измерений перепада давления. Узнайте больше обо всех различных типах измерений расхода.

Расход газа

Подвижность жидких и газообразных элементов вызывает поток жидкости, и датчики давления важны для идентификации различных элементов потока жидкости. Гидродинамика позволяет понять переменные, влияющие на движение жидкости.Перед чтением этой статьи вам следует убедиться, что вы знакомы со следующими концепциями.

Основные концепции гидродинамики

Ламинарный и турбулентный поток

Ламинарный поток — это форма потока текучей среды (газа или жидкости), в которой текучая среда течет плавно или по регулярной схеме. Напротив, в турбулентном потоке жидкость подвержена непредсказуемым колебаниям и перемешиванию.

Скорость, давление и другие параметры потока в каждой точке жидкости остаются постоянными в ламинарном потоке, также известном как линейный поток.Ламинарный поток на горизонтальной поверхности состоит из крошечных слоев или пластинок, которые параллельны друг другу.

Все остальные слои скользят друг по другу, но жидкость, контактирующая с горизонтальной поверхностью, остается неподвижной.

Число Рейнольдса (Re)

Во многих сценариях потока жидкости число Рейнольдса (Re) помогает в прогнозировании структуры потока. При низких числах Рейнольдса преобладает ламинарный поток, тогда как при высоких числах Рейнольдса преобладает турбулентный поток.

Турбулентность вызывается изменениями скорости и направления жидкости, которые иногда могут пересекаться или даже перемещаться в направлении, противоположном основному направлению потока (вихревые токи). Эти вихревые токи начинают перемешивать поток, потребляя при этом энергию и увеличивая риск кавитации в жидкостях. В гидромеханике,

Число Рейнольдса — важнейшая безразмерная переменная. Формула числа Рейнольдса выглядит следующим образом:

Где,

Re = число Рейнольдса

ρ = плотность жидкости

u = скорость потока

L = характеристический линейный размер

μ = динамическая вязкость жидкости

Уравнение Бернулли

Взаимосвязь между давлением и скоростью в жидкостях количественно описывается уравнением Бернулли, названным в честь его первооткрывателя, швейцарского ученого Даниэля Бернулли (1700–1782).

Уравнение Бернулли утверждает, что для несжимаемой жидкости без трения следующая сумма постоянна:

Где,

P = абсолютное давление

ρ = плотность жидкости

v = скорость жидкости

g = ускорение свободного падения

h = высота над некоторой контрольной точкой

Если мы проследим за небольшим объемом жидкости на его пути, различные суммы в сумме могут измениться, но общая сумма останется постоянной.Пусть индексы 1 и 2 относятся к любым двум точкам на пути, по которому следует долото жидкости; Уравнение Бернулли принимает следующий вид:

Коэффициент расхода

Коэффициент расхода (коэффициент истечения) — это отношение фактического расхода к теоретическому расходу в сопле Вентури или сужении отверстия.

Фактически, коэффициент нагнетания — это отношение массового расхода на нагнетательном конце конструкции к таковому в идеальной конструкции, расширяющей идентичную рабочую жидкость из одних и тех же начальных условий до того же давления на выходе.

Расчет расхода газа через искусственное дросселирование

Чтобы измерить расход через перепад давления в трубке, в трубку вводят препятствие, чтобы ограничить поток и создать искусственный перепад давления. Наиболее распространенные типы ограничений потока:

Вентури

Сопло

Отверстие

Падение давления, возникающее при работе с потоком жидкости, определяется несколькими переменными, включая ламинарный или турбулентный поток, скорость потока, вязкость и число Рейнольдса, а также диаметр, длину и коэффициент формы трубы.

Использование трубок Вентури, сопел и диафрагм упрощает управление ситуацией. В этих случаях расход связан с ΔP (P1-P2) и может быть рассчитан по следующему уравнению:

Где,

Q = объемный расход

c d = коэффициент расхода

ρ = плотность жидкости

d = D 2 / D 1

Продолжить чтение: Абсолютное, избыточное, дифференциальное и герметичное давление

Расчет расхода газа через трубки Пито

Трубки Пито используют другой принцип работы, чем у искусственных ограничительных конструкций.В трубках Пито используется разница между общим и статическим давлением для расчета скорости жидкости, протекающей в трубе.

Существует множество геометрических форм, которые можно применить для создания трубки Пито. На рисунке ниже мы просто показываем теоретический принцип работы.

Трубка Пито

Общее давление = статическое давление + динамическое давление

Решение для скорости:

Измерения в специальных приложениях

Медицинский

Измерения расхода газа с низким перепадом давления довольно часто требуются в медицинских приложениях.Такими приложениями могут быть респираторное оборудование, контроль и анализ потока в аппарате ИВЛ, а также мониторинг потока газа и жидкости для лечения, например спирометры.

Например, спирометр обычно имеет перепад давления 4 кПа, а вентилятор — 25 см H 2 O.

Дополнительная литература : Датчики давления и расхода для здравоохранения

ОВК

Правильные воздушные фильтры и частый мониторинг для определения фильтра, который необходимо заменить, необходимы в системах отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) для обеспечения экологически чистого и низкого энергопотребления.Минимальное отчетное значение эффективности, или рейтинг MERV, определяется Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Падение давления на воздушном фильтре измеряется для снижения энергопотребления двигателя.

ES Systems предлагает идеальный датчик для таких приложений — ESCP-BMS1. Датчик ESCP-BMS1 обеспечивает уникальную устойчивость к избыточному давлению благодаря своему производственному характеру. Такой допуск предотвращает отказы системы из-за гидроудара или подобных эффектов. Датчик 10 мбар может выдерживать избыточное давление более 1000 мбар без изменения рабочих характеристик.

Сопутствующий продукт: Датчик давления ESCP-BMS1 с допуском по избыточному давлению до 100x

Инструменты для расчета и моделирования жидкостей

Существует множество онлайн-инструментов, которые могут помочь вам с математическими вычислениями, показанными выше. Вот некоторые примеры: efunda, valvias, онлайн-калькулятор перепада давления и другие.

Для более сложных расчетов, расширенного моделирования и анализа гидродинамики вы также можете использовать сложное программное обеспечение, такое как: ANSYS, MathWorks, SOLIDWORKS и другие.

Измерение скорости и расхода воздуха

КАК РАССЧИТАТЬ ПОТРЕБЛЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА

КАК РАССЧИТАТЬ ПОТОКИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Многие применения природного газа связаны с нагревом воздуха или воды. В этом разделе есть несколько формул быстрой оценки для расчета расхода газа.

  • В связи с ростом использования природного газа мы подозреваем, что многие приложения для получения тепловой энергии с использованием других видов топлива, пара или горячей воды могут стать кандидатами на преобразование в природный газ.
  • CFH = BTUH × 1000, где CFH = кубические единицы в час, а BTUH = BTUH в час
  • Нагрев воздуха с использованием природного газа CFH = <(CFM Air) × ( out- in)> ÷ 800
  • Вода для отопления на природном газе CFH = <(галлонов в минуту) × ( на выходе- дюймов) × 1,1> ÷ 2
  • Отличный веб-сайт инженерной информации www.engineeringtoolbox.com

В связи с ростом использования природного газа мы подозреваем, что многие приложения для получения тепловой энергии с использованием других видов топлива, пара или горячей воды могут стать кандидатами на преобразование в природный газ. Учитывая нынешний разброс цен на природный газ и пропан, я подозреваю, что пропан будет в первую очередь резервным топливом для возможных сокращений поставок газа.

Для определения размеров газового оборудования вам потребуется скорость потока в кубических футах в час, поэтому мы сосредоточимся на форматах быстрых расчетов, чтобы вы могли выбрать размеры газовой линии, регуляторы давления, регулирующие клапаны и сопутствующее оборудование.Мы перейдем от простых расчетов к более сложным.

Номинальные характеристики газовых единиц указаны в БТЕ в час

Новое оборудование для природного газа будет иметь номинальную производительность в БТЕ в час. В качестве примера предположим, что вы планируете заменить парогенератор на новый газовый агрегат мощностью 100 000 БТЕ / час.

CFH = BTUH X 1000

Где CFH = Кубическое значение в час

BTUH = BTU в час

Используя наше округленное безопасное число 1000 БТЕ на кубический фут природного газа, требуемый расход для этого нового тепловентилятора будет 1000 CFH (100000 ÷ 1000)

Воздухонагреватель на природном газе

Во многих системах воздушного отопления используются змеевики пара или горячей воды для нагрева воздуха.Если вы планируете перейти на природный газ, вот формула быстрой оценки для расчета расхода газа.

CFH = <(CFM AIR) X (° F OUT - ° F IN)> ÷ 800

Пример —

Нагреть 1600 кубических футов в минуту воздуха от 50 до 150 F

CFH = <(1600) X (150-50)> ÷ 800

CFH = 200

Если вы проводите модернизацию старой системы, поиск данных о воздушных потоках может стать настоящей проблемой.Если вы столкнулись с такой ситуацией, эта формула может вам помочь.

CFM = (ПЛОЩАДЬ ЛИЦА) X (СКОРОСТЬ)

CFM — кубический фут в минуту нагреваемого воздуха

Где площадь лица — длина, умноженная на ширину воздуховода

Скорость — это скорость воздуха в воздуховоде

Для большей точности измерьте скорость в воздуховоде с помощью измерителя скорости воздуха. Если это невозможно, скорость воздуха в большинстве систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обычно составляет от 500 до 700 футов в минуту.Для приложений с технологическим воздухом диапазон может составлять от 500 до 1200 футов в минуту, поэтому измерение скорости воздуха было бы разумным выбором.

Для других приложений воздушного отопления вы можете проверить в Интернете сайты, предлагающие техническую информацию, например

www.engineeringtoolbox.com/air-heating-systems-d_1136.html

Вода для отопления на природном газе

Как и в случае нагрева воздуха из других источников, природный газ может быть хорошим выбором для нагрева воды и получения преимуществ, предлагаемых природным газом.Формула быстрой оценки для расчета расхода газа выглядит следующим образом:

.

CFH = <(GPM WATER) X (° F OUT - ° F IN) X 1.1> ÷ 2

Как пример —

Нагревать 10 галлонов в минуту воды с 60 ° F до 180 ° F

CFH = <(10) X (120) X 1.1> ÷ 2

CFH = 660

Расчет отопления основан на скорости повышения температуры. Если вы нагреваете количество воды от начальной до конечной температуры за некоторый период времени, вы можете получить эквивалентную цифру в галлонах в минуту с помощью небольшого количества математических расчетов.

Предположим, вы хотите нагреть 100 галлонов воды с 60 ° F до 180 ° F за 10 минут. Нагрев 100 галлонов воды за 10 минут соответствует скорости 10 галлонов / мин (100 галлонов ÷ 10 минут).

Отличный веб-сайт инженерной информации: www.engineeringtoolbox.com

С упором на экологически чистые и эффективные процессы и возможности для замены других ископаемых видов топлива, многие отопительные системы можно было бы лучше обслуживать, рассматривая природный газ как заменяющий источник энергии.

Уравнения расхода природного газа низкого давления | 2020-10-31

Существует несколько уравнений и таблиц для определения расхода в трубопроводах природного газа и падений давления, связанных с этими потоками, или наоборот. Цель данной статьи — оценить имеющиеся уравнения потока природного газа низкого давления между собой и с таблицами в кодах.

Предыдущие статьи этой серии были использованы для оценки различных уравнений, используемых для определения падения давления в линиях природного газа высокого давления.Высокое давление определялось как входное давление от 1,5 фунтов на квадратный дюйм (10,3 кПа) до более 50 фунтов на квадратный дюйм (345 кПа). Кроме того, в более ранних статьях этой серии предлагалось, чтобы в качестве материалов для трубопроводов использовались либо стальные трубы сортамента 40, либо полиэтиленовые трубы (PE). Медь типа K также предлагается в кодах для трубопроводов природного газа низкого давления. Внутренний диаметр каждой из этих труб разный. В настоящее время стандартные таблицы существуют как в Национальном кодексе по топливному газу NFPA 54, так и в Международном кодексе по топливному газу ICC для потока природного газа низкого давления в трубопроводах.

Для сравнения исходного уравнения использовалось несколько ссылок. Все эти тексты указывают на то, что уравнение Дарси-Вейсбаха является наиболее точным методом определения падения давления. Однако этого метода удалось избежать из-за трудности определения значения для «f» (коэффициент трения). Большинство альтернативных уравнений потока газа появились еще до появления современных персональных компьютеров. Вычисление «f» включает итерационный процесс, поскольку квадратный корень из «f» является частью знаменателя в обеих частях уравнения для «f».2 / (2 * g)) (Уравнение 1)

Где: h L = потеря напора газа в футах (метрах) жидкости — в данном случае природный газ

f = коэффициент трения — безразмерный

L = длина трубы в футах (метрах)

D = внутренний диаметр трубы, те же единицы, что и «L»

V = скорость газа в футах в секунду (метры в секунду)

г = гравитационная постоянная 32.2)

В основе уравнений потока AGA лежит значение « f », которое является функцией числа Рейнольдса. Классическое уравнение для числа Рейнольдса:

Re = ρ V D / μ (Уравнение 2)

Где: ρ = плотность газа

В = скорость газа

D = внутренний диаметр трубы

μ = газодинамическая вязкость — 6.98311E-06 фунт / фут / сек (0,010392 сантипуаз)

Для облегчения расчетов, когда плотность разбивается (в уравнение закона идеального газа) и скорость (как функция потока и плотности), а затем подставляется в классическое уравнение числа Рейнольдса, следующее уравнение может быть выведено:

Re = 4 Q st 29 Sg P st / (μ π D R T st ) (Уравнение 3)

Где: Q st = Расход газа при стандартных условиях

29 = молекулярная масса воздуха, 28.9647 фунтов / фунт-моль (28,9647 г / гмоль)

Sg = удельный вес природного газа

P st = стандартное давление газа — 14,696 фунтов на кв. Дюйм (101,325 кПа)

μ = газодинамическая вязкость — 6,98311E-06 фунт / фут / сек (0,010392 сантипуаз)

π = PI = 3,14159

D = внутренний диаметр трубы

R = Универсальная газовая постоянная, 1545,349 фунтов f футов / (фунт-моль ° R) [8314.41 Дж / (кмоль ° К)]

T st = Стандартная температура газа, 518,67 ° R (288,15 ° K)

(Примечание: число Рейнольдса является «безразмерным», что означает, что все единицы в числителе и знаменателе должны быть отменены. Уравнения 2 и 3 не были скорректированы, чтобы включать единицы. Читателю потребуется использовать его / ее справочный материал, чтобы определить необходимые поправочные коэффициенты).

В газовых трубах встречаются три режима потока: ламинарный поток, частично турбулентный поток и полностью турбулентный поток.0,5 = -2 * log10 (ℇ / (3,7 * D)) (Примечание 2 ниже) (Уравнение 6)

Примечание 1: Раньше значение 2,825 в уравнении 5 было 2,51 и является уравнением Коулбрука-Уайта, 1990 г.

Примечание 2: Полностью турбулентный поток обычно не встречается в газопроводах низкого давления.

Где: Re = Число Рейнольдса

f = коэффициент трения — безразмерный

= шероховатость внутреннего диаметра трубы, те же единицы, что и «D»

D = внутренний диаметр трубы

Согласно Коэльо и Пиньо и «Нефтепереработка и переработка природного газа», переход между частичным турбулентным потоком и полностью турбулентным потоком происходит там, где результаты двух уравнений пересекаются; используется более высокое значение «f» .Как будет рассмотрено позже, существует также переход между частичным турбулентным потоком и ламинарным потоком ; этот переход не имеет точного определения, потому что он происходит между «Re», , равным 2,000 и 4,000. Поскольку ламинарный поток зависит от диаметра трубы, а также скорости, ламинарный поток более распространен в трубах меньшего размера, чем в трубах большего размера.

При просмотре диаграммы Муди, на которой коэффициент трения «f» сравнивается с числом Рейнольдса «Re» , обнаруживается несоответствие между частично турбулентным и ламинарным потоком .Поскольку меньшие трубы, которые являются предметом данной статьи, имеют отношение «ℇ / D» , равное 0,0001 или меньше, «f» для частично турбулентного потока будет приближаться к «Re» , равному 4 000 по нижнему гладкому трубопроводу. «f» будет приблизительно равно 0,0413 на этом пересечении. Значение «f» падает до 0,032 при «Re» , равное 2,000 , и быстро возрастает до 0.064 at «Re» = 1,000 . Это привело к тому, что меньшие значения расхода, предсказываемые упрощенными уравнениями для длинных и / или малых труб, более чем вдвое превышают фактическую пропускную способность.

Выполняемые процедуры

Чтобы сделать некоторые выводы относительно достоверности каждого из альтернативных уравнений, обсуждаемых ниже, в Excel и Visual Basic была создана программа для вычисления значения « f » с точностью до 5 значащих цифр для каждого потока. точку, а затем решите для расхода на основе имеющегося перепада давления, используя приведенные выше уравнения (с помощью формулы Дарси).Эти точки сравнивались с ответами, полученными с использованием каждого из альтернативных уравнений и таблиц последовательности операций. После того, как набор результатов был собран для каждого альтернативного уравнения, общий пакет результатов сравнивался с ответами Дарси путем деления альтернативных результатов на ответы Дарси; по одному. Были собраны следующие статистические данные: минимальное отношение, максимальное отношение, среднее отношение и стандартное отклонение.

Сравнения проводились для каждого из следующих параметров: заданное давление на входе, заданное конечное давление, расстояние в футах, диаметр трубы (фактический) и шероховатость внутренней поверхности трубы (если она учтена).

Характеристики природного газа: В тех случаях, когда уравнения допускали ввод, было включено следующее: Удельный вес природного газа = 0,60. Вязкость природного газа = 0,010392 сантипуаз или 6,98E-06 фунт / фут-сек.

Диапазоны давления: Входное давление менее 2,0 фунтов на кв. Дюйм при 0,3 дюйма водяного столба. падение, менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 0,5 дюйма вод. ст. падение, давление на входе менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 3,0 дюйма вод. ст. падение и менее 2,0 фунтов на кв. дюйм при 6,0 дюймов водяного столба. уронить. Для этой статьи давление газа на входе было установлено как 14,79 фунтов на квадратный дюйм (14.43 фунта на квадратный дюйм на высоте 500 футов и 10 дюймов водяного столба).

Расстояния: от 10 футов (3 метров) до 2000 футов (610 метров) для стальных и медных труб; с шагом, аналогичным NFPA 54 и IFGC. (При частично турбулентном потоке граничный слой между текущим газом и краевой стенкой аналогичен ламинарному потоку и определяется только диаметром. Поскольку в таблицах для стальных труб используется целая группа размеров от 0,622 дюйма (15,80 мм) до 11,938 дюйма. (304,37 мм), необходимость осмотра полиэтиленовой трубы была признана несущественной.Кроме того, для меди была исследована только одна таблица (NFPA 6.2.1 (h); в этой таблице указаны размеры труб до дюйма (DN6).

Номинальные размеры труб: от 0,5 дюйма (DN15) до 4 дюймов (DN100) или 12 дюймов (DN300) для стали и от дюйма (DN6) до 2 дюймов (DN50) для меди, как установлено в NFPA 54 и IFGC.

Материалы труб: стальная труба Sch 40 и медная трубка типа K.

Используемые уравнения: уравнение NFPA / IFGC, уравнение Мюллера низкого давления и уравнение шпицгласа низкого давления.Значения в таблицах NFPA / IFGC также сравнивались; Здесь следует отметить, что уравнения для газа низкого давления и таблицы в кодах NFPA 54 и IFGC одинаковы. Обратите внимание, что все уравнения были изменены так, чтобы обеспечить Q h (расход в час) как функцию от H 1 и H 2 (давления на входе и выходе)

.

Результаты

Для всех следующих уравнений, “Q h — расход в кубических футах в час, “H 1 — давление на входе в дюймах водяного столба.c., “H 2 — давление на выходе в дюймах вод.ст., “D” — внутренний диаметр трубы в дюймах, “ S g ” — удельный вес, а “L” — длина отрезка трубы в футах. Шероховатость внутренней поверхности трубы была оценена как 0,0018 дюйма для стали (0,046 мм) и 0,00006 дюйма (0,0015 мм) для медных труб. Примечание. Число Рейнольдса было создано для каждого диапазона значений, чтобы читатель мог посмотреть на ту часть диаграммы Муди, где существуют эти потоки.

NFPA / IFGC Уравнение низкого давления (для 1,5 фунтов на кв. Дюйм и ниже):

Q h = (D * {19,17 * [(H 1 -H 2 ) / (Cr * L)] 0,206 }) (1 / 0,381) (Уравнение 7)

Где: Cr = 0,6094 для природного газа

Уравнение низкого давления Мюллера:

Q h = (2,971 * D 2,725 ) / S г 0.425 * [(H 1 -H 2 ) / L)] 0,575 (Уравнение 8)

Шпицгласс — уравнение низкого давления:

Q h = (3,350 / Sg 0,5 ) * [(H 1 -H 2 ) / L)] 0,5 * [D 5 / (1 + 3,6 / D + 0,03 * D)] 0,5 (Уравнение 9)

Таблица 1 [1] : менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 0,3 дюйма водяного столба. (75 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 12 дюймов (DN-300). (Результаты по сравнению с Darcy)

Уравнение

Мин. Коэффициент

Максимальное соотношение

Среднее соотношение

Std Dev.

Включены данные о ламинарном потоке

NFPA / IFGC LP

0.815

2,869

0,958

0,211

Мюллер LP

0,796

2.456

1.035

0,146

Spitzglass LP

0,597

2.375

0,940

0,177

Таблица

NFPA

0,797

2.305

0,947

0,194

Данные о ламинарном потоке не включены

NFPA / IFGC LP

0.815

1,008

0,898

0,051

Мюллер LP

1.000

1,158

1.020

0,025

Spitzglass LP

0,653

1.182

0,924

0,093

Таблица

NFPA

0,797

1,003

0,889

0,053

Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 3,2E + 02 до 6,9E + 05.

Таблица 2: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа изб.) И 0,5 дюйма водяного столба. (124 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 12 дюймов (DN-300). (Результаты по сравнению с Darcy)

Уравнение

Мин. Коэффициент

Максимальное соотношение

Среднее соотношение

Std Dev.

Включены данные о ламинарном потоке

NFPA / IFGC LP

0.817

2,338

0,932

0,149

Мюллер LP

0,778

2,037

1.028

0,100

Spitzglass LP

0,597

1.896

0,898

0,133

Таблица

NFPA

0,800

1,949

0,922

0,135

Данные о ламинарном потоке не включены

NFPA / IFGC LP

0.817

1,008

0,894

0,052

Мюллер LP

1.000

1,203

1.024

0,032

Spitzglass LP

0,627

1.113

0,891

0,092

Таблица

NFPA

0,800

1,003

0,886

0,053

Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 4,2E + 02 до 9,1E + 05.

Таблица 3: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 3,0 дюйма водяного столба. (746 Па) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 4 дюймов (DN-100). (Результаты по сравнению с Darcy)

Уравнение

Мин. Коэффициент

Максимальное соотношение

Среднее соотношение

Std Dev.

Включены данные о ламинарном потоке

NFPA / IFGC LP

0.767

1.086

0,929

0,046

Мюллер LP

0,735

1,213

1.035

0,043

Spitzglass LP

0,556

1.013

0,795

0,096

Таблица

NFPA

0,764

1,077

0,923

0,046

Данные о ламинарном потоке не включены

NFPA / IFGC LP

0.848

1,009

0,923

0,038

Мюллер LP

1.012

1,213

1.041

0,031

Spitzglass LP

0,562

1.013

0,798

0,096

Таблица

NFPA

0,842

1,002

0,917

0,038

Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 1,1E + 03 до 4,1E + 05.

Таблица 4: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 6,0 дюйма водяного столба. (14,9 кПа) при использовании стальной трубы Schedule 40 размером от ½ дюйма (DN-15) до 4 дюймов (DN-100). (Результаты по сравнению с Darcy)

Уравнение

Мин. Коэффициент

Максимальное соотношение

Среднее соотношение

Std Dev.

Включены данные о ламинарном потоке

NFPA / IFGC LP

0.842

1,061

0,908

0,046

Мюллер LP

0,820

1,280

1,036

0,051

Spitzglass LP

0,551

0.947

0,754

0,086

Таблица

NFPA

0,835

1,061

0,902

0,047

Данные о ламинарном потоке не включены

NFPA / IFGC LP

0.842

1,004

0,902

0,038

Мюллер LP

1,005

1,280

1.038

0,050

Spitzglass LP

0,551

0.947

0,754

0,086

Таблица

NFPA

0,835

1,001

0,896

0,038

Примечание: Диапазон чисел Рейнольдса: от 1,6E + 03 до 5,9E + 05

Таблица 5: Для менее 2.Входное давление 0 фунтов на кв. Дюйм (13,8 кПа-изб.) И 0,3 дюйма водяного столба. (75 Па) при использовании медных трубок типа K размером от 1/4 дюйма (DN-6) до 2 дюймов (DN-500). (Результаты по сравнению с Darcy)

Уравнение

Мин. Коэффициент

Максимальное соотношение

Среднее соотношение

Std Dev.

Включены данные о ламинарном потоке — 164 точки

NFPA / IFGC LP

0.768

2,520

1,093

0,286

Мюллер LP

0,732

2,197

1,062

0,224

Spitzglass LP

0,466

2.200

0,897

0,247

Таблица

NFPA

0,757

2,517

1.086

0,285

Данные о ламинарном потоке не включены — только 57 точек

NFPA / IFGC LP

0.878

1,008

0,959

0,032

Мюллер LP

0,999

1.011

1,004

0,004

Spitzglass LP

0,635

1.042

0,846

0,089

Таблица

NFPA

0,872

1,002

0,952

0,033

Примечание. Диапазон чисел Рейнольдса: от 1.01E + 02 до 3.64E + 04. Из-за высокой концентрации « Re’s » ниже 4,000 было удалено более 65% данных.По сути, все данные для размеров труб от 1/4 до 3/4 дюйма были признаны ошибочными (от 5 до 100%).

Прочие соображения

Как обсуждалось, основной проблемой является преобразование потока из Частично турбулентный при Re = 4,000 и ламинарный при Re = 2000 . Поскольку «f» = 0,0413 при Re = 4,000 и « f» = 0,32 при Re = 2,000 , безопасной альтернативой будет сохранение значения « f» равным 0.0413 между Re = 4,000 и Re = 1,549 (где 64 / Re = 0,0413 ). Если зафиксировать «f» между этими значениями числа Рейнольдса, результатом будет консервативное значение для ожидаемого расхода и перепада давления.

Поскольку NFPA, Mueller и Spitzglass, формулы и таблицы NFPA не определяют число Рейнольдса, первое, что нужно сделать, это определить соответствующий критический расход для каждого размера трубы, связанный с числами Рейнольдса 4000 и 1,549 .

Следующая формула приближает критические значения расхода в зависимости от размера трубы:

Q Cr = 0,03586 * Re Cr * D (Q Cr = 3,9977E-05 * Re Cr * D) (Уравнение 10)

Где: Q Cr = Критический расход, при котором поток преобразуется из частично турбулентного в « неопределенного » и из « неопределенного » в ламинарный — CuFt / час (M 3 / час).

Re Cr = Критическое число Рейнольдса: 4000 или 1549.

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

При расходах, меньших критических, следующие уравнения будут использоваться для определения пропускной способности трубы в зависимости от диаметра.

Следующая формула приближает расход на основе размера трубы и коэффициента трения «f» , значение 0,0413 . Это уравнение будет использоваться для определения пропускной способности трубопровода, где скорости потока находятся между двумя потоками, Q cr , где « Re Cr» значения находятся между 4,000 и 1,549 :

Q h = 2380.2 * D 2,5 * (Δh / L) 0,5 (Q = 0,000725636 * D 2,5 * (Δh / L) 0,5 ) (Уравнение 11)

Где: Q h = Расход в зависимости от диаметра трубы, конструкции Δh и длины трубы — CuFt / час (M 3 / час).

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

Δh = падение давления в трубе ( H 1 — H 2 ) — дюймы шир.c. (Па)

L = длина отрезка трубы — футы (метры)

Наконец, следующая формула аппроксимирует скорость потока на основе размера трубы и коэффициента трения «f» , значение 64 / Re (коэффициент трения ламинарного потока). Это уравнение будет использоваться для определения пропускной способности трубопровода, где расход ниже расхода, где критическое значение « Re Cr» составляет 1,549 :

Q h = 101990 * D 4 * Δh / L ( Q = 8.50273E-06 * D 4 * Δh / L ) (Уравнение 12)

Где: Q h = Расход в зависимости от диаметра трубы, конструкции Δh и длины трубы — CuFt / час (M 3 / час).

D = внутренний диаметр трубы — дюймы (мм)

Δh = падение давления в трубе ( H 1 — H 2 ) — дюймы водяного столба (Па)

L = длина отрезка трубы — футы (метры)

Во всех проведенных вычислениях использовано 0.6 как удельный вес. Это произошло потому, что все таблицы в NFPA 54 и IFGC основаны на удельном весе 0,6 . В Интернете удельный вес природного газа составляет от 0,6 до 0,7 . В Справочнике по сжиганию в Северной Америке (3 -е издание — 1986 г.) удельный вес природного газа находится в диапазоне от 0,59 до 0,64. Более высокий удельный вес означает более высокую вязкость, более низкое число Рейнольдса и более высокое значение для « f ». Это означает, что перепад давления будет выше или пропускная способность трубы при определенном падении давления будет ниже.Простой коэффициент мощности для газа составляет (0,65 / 0,60) 0,5 ; это равняется 1,04 (и приблизительно 1,06 , если рассматривать «f» ). Следовательно, перепад давления будет в 1,08 до 1,12 раз для пропускной способности при удельном весе Sg = 0,65 .

(подзаголовок) Выводы

Уравнения и таблицы в NFPA и IFGC дают неутешительные сопоставимые значения по сравнению с использованием уравнения Дарси и формулы Колебрука-Уайта для «f ».Это в первую очередь связано с тем, что трубы с небольшими размерами, большой длиной и низким перепадом давления имеют режимы потока, которые попадают в диапазон ламинарного потока. Это видно из приведенных выше таблиц, когда данные Laminar Flow исключены из сравнения. Упрощенное уравнение и таблица расчетных данных о пропускной способности на 20–100% выше, чем сопоставимые данные Дарси в диапазонах ламинарного потока. Соотношения объемов для сравнений значительно уменьшаются, особенно при более высоких перепадах давления, когда вероятность ламинарного потока меньше.

Сравнение также значительно улучшается, когда потоки в областях критического перехода и ламинарного потока, где Re <4,000 , исключаются из сравнения.

Выше критической переходной области уравнение Мюллера обеспечивает несколько более высокие скорости потока и меньшие перепады давления, чем может быть на практике (максимальное отношение ~ 1,2). В результате это уравнение не рекомендуется для типичных сантехнических приложений.

Выше критической переходной области расчет NFPA / IFGC, расчет Sptizglass и таблицы NFPA / IFGC предоставляют разумные и более консервативные оценки пропускной способности этих трубопроводов для этих применений.

Однако ниже критических областей все рассмотренные уравнения и таблицы дают завышенные оценки пропускной способности трубопровода. Как указано в разделе «Другие соображения», рекомендации состоят в том, чтобы сначала определить, при каких критических расходах, где Re = 4,000 и Re = 1,549 встречаются, с помощью уравнения 10. Разумные оценки пропускной способности можно определить с помощью уравнения 11 между двумя критическими расходами и с использованием уравнения 12, когда расходы ниже Re = 1,549 расхода.

Инженеру следует рассмотреть возможность использования удельного веса для природного газа 0,65 , поскольку более высокий удельный вес снизит пропускную способность системы трубопроводов.

Калькулятор расхода газа

| AP Tech

Одноступенчатые регуляторы давления для цилиндров в точках использования. Входное давление находится в диапазоне от вакуума до 4500 фунтов на квадратный дюйм (310 бар), а выходное давление — от абсолютного до 500 фунтов на квадратный дюйм (34 бар). Номинальный расход составляет от нескольких кубических сантиметров в минуту до 5000 л / мин N2 при размерах трубопроводов от дюйма до 1 дюйма.

Компактные одноступенчатые регуляторы давления для приложений с ограниченным пространством, например, внутри технологического инструмента. Доступны конфигурации IGS, уплотнения C и W в дополнение к обычному торцевому уплотнению. Абсолютное давление до 7 бар (100 фунтов на кв. Дюйм) при расходе от нескольких кубических сантиметров до 100 л / мин.

Широкий ассортимент одноступенчатых регуляторов давления с пневматическим приводом (PA) для регулирования давления вместо обычного ручного нагружения пружины.

Одноступенчатые регуляторы давления для более высоких давлений — до 10 000 фунтов на кв. Дюйм (690 бар) на входе и выходе. Эти преимущественно поршневые устройства являются предпочтительными регуляторами для давлений нагнетания выше 300 фунтов на кв. Дюйм (20 бар) и размеров трубопроводов от до ½ дюйма.

Регуляторы давления, у которых нет смачиваемой тарельчатой ​​пружины. Доступны четыре модели: от мини-регулятора, цилиндрического регулятора среднего расхода до линейного регулятора, который может подавать 300 л / мин N2.

Одноступенчатый регулятор для аналитических приложений, требующих испарения поступающей пробы. Пар используется для передачи тепла для испарения.

Регуляторы давления, которые обеспечивают двухступенчатое снижение давления за счет объединения двух одноступенчатых регуляторов в общем корпусе. Доступны две модели, отвечающие большинству требований к двухступенчатым регуляторам. Двухступенчатый регулятор представляет собой интегрированный блок в отличие от двух отдельных одноступенчатых регуляторов, соединенных последовательно, которые также обеспечивают двухступенчатое регулирование.

Системы автоматического переключения баллонов, которые обеспечивают переключение баллона с пустого на полный баллон на основе давления.

Регулятор противодавления — это в основном прецизионное устройство сброса давления, которое используется для регулирования максимального давления в газовой системе. Доступна единственная модель.

Доступен широкий спектр мембранных клапанов с пневматическим приводом с рабочим давлением до 4 500 фунтов на кв. Дюйм (310 бар) со смесью нормально закрытых (NC) и нормально открытых (NO) конфигураций.

Доступен широкий диапазон ручных клапанов с номинальным давлением до 4 500 фунтов на кв. Дюйм (310 бар) с размерами трубопроводов до 1 дюйма. Широкий выбор типов срабатывания в сочетании с вариантами блокировки / фиксации (LOTO), размеров и номинальных значений давления обеспечивает клапан для большинства требований.

Мембранные клапаны, герметизирующие металл по отношению к металлу, без мягкого пластикового седла.

Устройство для защиты от обратного потока доступно в одной модели и рассчитано на рабочее давление 3500 фунтов на кв. Дюйм (241 бар).

Разнообразные модели Вентури обеспечивают разрежение либо в отдельных устройствах, либо в интегрированных модулях, которые объединяют вакуум Вентури с запорным клапаном N2 и обратным клапаном в одном компактном устройстве.

Доступен широкий спектр реле расхода для обнаружения избыточного расхода. Онлайн-калькулятор позволяет легко выбрать переключатель для конкретного газового приложения.

Понимание основных принципов расчета расхода

мар-2008

Размер клапана часто описывается номинальным размером торцевых соединений, но более важной мерой является расход, который может обеспечить клапан.

Джон Бакстер и Ульрих Кох
Компания Swagelok

Краткое содержание статьи

А определить расход через клапан очень просто. Используя принципы расчета расхода, некоторые основные формулы и влияние удельного веса и температуры, можно достаточно хорошо оценить расход, чтобы легко и без сложных вычислений выбрать размер клапана

Принципы расчета расхода
Принципы расчета расхода иллюстрируются расходомером с общей диафрагмой (см. Рисунок 1).Нам нужно знать только размер и форму отверстия, диаметр трубы и плотность жидкости. Обладая этой информацией, мы можем рассчитать расход для любого значения падения давления на отверстии (разницы между давлением на входе и выходе).

Для клапана нам также необходимо знать перепад давления и плотность жидкости. Но помимо размеров диаметра трубы и размера отверстия нам необходимо знать все размеры прохода клапана и все изменения размера и направления потока через клапан.

Однако вместо сложных вычислений мы используем коэффициент расхода клапана, который объединяет эффекты всех ограничений расхода в клапане в одно число (см. Рисунок 2).

Производители клапанов определяют коэффициент расхода клапана путем тестирования клапана водой при нескольких расходах с использованием стандартного метода испытаний2, разработанного приборным обществом Америки для регулирующих клапанов и в настоящее время широко используемого для всех клапанов.

Испытания на поток проводятся в системе прямых трубопроводов того же размера, что и клапан, поэтому влияние изменений размеров фитингов и трубопроводов не учитывается (см. Рисунок 3).

Расход жидкости
Поскольку жидкости являются несжимаемыми жидкостями, их расход зависит только от разницы между входным и выходным давлениями (Δp, перепад давления). Расход будет одинаковым независимо от того, высокое или низкое давление в системе, при условии, что разница между входным и выходным давлениями одинакова. Уравнение 1 показывает взаимосвязь.
Графики расхода воды показывают расход воды как функцию падения давления для диапазона значений Cv.

Расход газа
Расчеты расхода газа немного сложнее, поскольку газы представляют собой сжимаемые жидкости, плотность которых изменяется с давлением.Кроме того, необходимо учитывать два условия: расход с низким перепадом давления и расход с высоким перепадом давления.
Уравнение 2 применяется, когда выходное давление потока с низким перепадом давления (p2) превышает половину давления на входе (p1):

Графики потока воздуха с низким перепадом давления показывают поток воздуха с низким перепадом давления для клапана с Cv, равным 1,0. , заданная как функция входного давления (p1) для диапазона значений перепада давления (Δp).

Когда давление на выходе (p2) меньше половины давления на входе (p1), большое падение давления, любое дальнейшее снижение давления на выходе не увеличивает поток, потому что газ достиг звуковой скорости в отверстии, и он не может сломать это “ звуковой барьер».

Уравнение 3 для потока с большим перепадом давления проще, потому что оно зависит только от входного давления и температуры, коэффициента расхода клапана и удельного веса газа:

Графики расхода воздуха с высоким перепадом давления показывают расход воздуха с высоким перепадом давления как функцию входного давления для диапазона коэффициентов расхода.

Влияние удельного веса
Уравнения потока включают переменные удельный вес жидкости (Gf) и удельный вес газа (Gg), которые представляют собой плотность жидкости по сравнению с плотностью воды (для жидкостей) или воздуха (для газов).

Однако на графиках не учитывается удельный вес, поэтому необходимо применить поправочный коэффициент, который включает квадратный корень из G. Получение квадратного корня уменьшает эффект и приближает значение к значению воды или воздуха, 1.0.

Например, удельный вес серной кислоты на 80% выше, чем у воды, но она изменяет расход всего на 34%. Удельный вес эфира на 26% ниже, чем у воды, но он изменяет расход только на 14%.

Воздействие удельного веса на газы аналогично.Например, удельный вес водорода на 93% ниже, чем у воздуха, но он изменяет расход всего на 74%. Углекислый газ имеет удельный вес на 53% выше, чем у воздуха, но изменяет расход только на 24%. Только газы с очень низким или очень высоким удельным весом изменяют поток более чем на 10% по сравнению с потоком воздуха.

На рис. 5 показано, как влияние удельного веса на поток газа уменьшается с помощью квадратного корня.

Влияние температуры
Температура обычно не учитывается при расчетах расхода жидкости, поскольку ее влияние слишком мало.Температура имеет большее влияние на расчеты расхода газа, потому что объем газа расширяется при более высокой температуре и сжимается при более низкой температуре. Но, как и удельный вес, температура влияет на расход только квадратным корнем. Для систем, работающих в диапазоне от -40 ° F (-40 ° C) до + 212 ° F (+ 100 ° C), поправочный коэффициент составляет всего от +12 до -11%. На рис. 6 показано влияние температуры на объемный расход в широком диапазоне температур. Диапазон плюс-минус 10% охватывает обычные рабочие температуры наиболее распространенных приложений.На рисунке 4 показано, как извлечение квадратного корня из удельного веса снижает значимость потока жидкости. Только если удельный вес жидкости очень низкий или очень высокий, поток изменится более чем на 10% по сравнению с потоком воды.

СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ СТАТЬЮ

химическая инженерия — Как рассчитать кинетическую энергию потока газа в трубе с учетом температуры, давления, диаметра трубы и скорости

Я разработал ответ ниже. Если вы хотите решить это сами, просто посмотрите на уравнения, в которых нет единиц измерения.2} {2}) $$

Используйте температуру, давление и состав земного воздуха для вычисления плотности $ \ rho $. Рассчитайте $ A $ как проходное сечение трубы. $ \ bar {V} $ — средняя скорость.

Когда вас спросят о кинетической энергии или потенциальной энергии, вы должны немедленно подумать об «энергетическом балансе».

Уравнение Бернулли

«Уравнение Бернулли без трения» (выведено и показано в главе 4, стр. 87 книги «Unit Operations of Chemical Engineering» Уоррена Л.2_b} {2} $$

Где:

$ p_a $: абсолютное давление жидкости в трубке в точке $ a $

$ p_b $: абсолютное давление жидкости в трубке в точке $ b $

$ \ rho $: плотность жидкости (в данном примере предполагается постоянной)

$ g $: гравитационная постоянная

$ Z_a $: отметка трубы в точке $ a

$

$ Z_b $: отметка трубы в точке $ b $

$ u_a $: скорость единицы массы жидкости в трубе в точке $ a $ вдоль линии тока

$ u_b $: скорость той же единицы массы жидкости в трубе в точке $ a $ вдоль линии тока

Каждый член в [уравнении] является скаляром и имеет размерности энергия на единицу массы, представляющая эффект механической энергии, основанный на единица массы текущей жидкости. 2} {2} \ right) + gdZ + dh_f = 0 $

, где $ d $ имеет то же значение, что и $ d $ в производной дифференциального исчисления.2} {2} $, чтобы ответить на вопрос, должно быть уместно.

Стратегия

Вам дали $ \ bar {V} = 42.0 \ space \ frac {\ text {m}} {\ text {s}} $, и вам все равно, что произойдет в двух точках. Кроме того, поскольку вам не предоставлен материал о конструкции трубы, вы не можете рассчитать $ \ alpha $ (который является функцией гладкости трубы), поэтому самый простой способ двигаться вперед — это предположить, что $ \ alpha = 1 $ и $ h_f = 0 $ (течение турбулентное, стенка трубы без трения). Что касается $ \ alpha $ на странице 113, МакКейб указывает: «В большинстве практических ситуаций [$ \ alpha $] принимается за единицу в турбулентном потоке».Исходя из личного опыта, я предполагаю, что внутренний диаметр трубы $ D = 7 \ space \ text {cm} $ в сочетании со скоростью воздуха $ \ bar {V} = 42 \ space \ frac {\ text {m}} {\ text {s}} $ неспокойно, но это может быть полезно проверить.

Когда у нас есть плотность, мы можем использовать площадь поперечного сечения трубы плюс среднюю скорость воздуха для расчета массового расхода. Затем нам просто нужно умножить этот массовый расход на член кинетической энергии уравнения Бернулли, чтобы вычислить компонент кинетической энергии потока.

Проверить состояние турбулентности с помощью числа Рейнольдса

Если число Рейнольдса больше 4000 долларов, то поток в трубе определенно является турбулентным. (из МакКейба, стр. 54: «В обычных условиях поток в трубе или трубе является турбулентным при числах Рейнольдса выше примерно 4000 долларов»).

Формула числа Рейнольдса:

$$ \ text {Re} = \ frac {D \ bar {V} \ rho} {\ mu} $$

где:

$ D $: внутренний диаметр трубки

$ \ bar {V} $: средняя скорость жидкости

$ \ rho $: плотность жидкости

$ \ mu $: [динамическая] вязкость жидкости (не кинематическая вязкость)

Исходя из предоставленной информации, я считаю, что можно вычислить $ \ rho $, поскольку вам разрешено обращаться с воздухом как с идеальным газом.$ \ mu $ можно найти в таблице.

Рассчитать плотность

Из закона идеального газа:

$$ PV = \ frac {m} {M} RT $$

плотность можно рассчитать

$$ \ rho = \ frac {m} {V} = \ frac {PM} {RT} $$

где:

$ \ rho $: плотность газа

$ m $: единица массы газа

$ V $: единица объема газа

$ P $: абсолютное давление газа

$ M $: молекулярная масса газа

$ R $: постоянная идеального газа

$ T $: абсолютная температура газа

Учитывая $ P = 130 \ space \ text {kPa} $ (которое, как я предполагаю, является абсолютным давлением, а не манометрическим), $ M_ \ text {air} = 28.2 \ text {m}} \ right)} \ right) $$

$$ \ text {Re} = 80,000 $$

Это намного больше 4000 долларов, поэтому поток является турбулентным.

Рассчитать массовый расход

Поскольку нам заданы средняя скорость $ \ bar {V} $, диаметр трубы $ D = (7 \ space \ text {cm}) $ и плотность $ \ rho $, мы можем вычислить массовый расход $ \ dot { m} $ вот так:

$$ \ dot {m} = (\ text {объемный расход}) \ cdot (\ text {density}) $$

$$ \ dot {m} = (\ bar {V} \ cdot A) \ cdot (\ rho) $$

$$ \ dot {m} = (42.{\ circ} \ text {C} $, $ 100 \ space \ text {kPa} $) до $ 130 \ space \ text {kPa} $

  • Определите энергию, необходимую для преодоления и увеличения высоты (или энергии, доступной при уменьшении высоты).

  • Определите энергию, необходимую для преодоления потерь на трение в системе.

  • Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

    «Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экология или экономия энергии

    курсов.»

    Russell Bailey, P.E.

    Нью-Йорк

    «Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

    , чтобы познакомить меня с новыми источниками

    информации. «

    Стивен Дедак, П.Е.

    Нью-Джерси

    «Материал получился очень информативным и организованным.Я многому научился и их было

    очень быстро отвечает на вопросы.

    Это было на высшем уровне. Будет использовать

    снова. Спасибо. «

    Blair Hayward, P.E.

    Альберта, Канада

    «Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

    проеду по вашей компании

    имя другим на работе.»

    Roy Pfleiderer, P.E.

    Нью-Йорк

    «Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что я уже знаком.

    с деталями Канзас

    Городская авария Хаятт »

    Майкл Морган, P.E.

    Техас

    «Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Нашел класс

    информативно и полезно

    на моей работе »

    Вильям Сенкевич, П.Е.

    Флорида

    «У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. You

    — лучшее, что я нашел ».

    Рассел Смит, П.E.

    Пенсильвания

    «Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

    материал «

    Jesus Sierra, P.E.

    Калифорния

    «Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

    человек узнают больше

    от сбоев.»

    John Scondras, P.E.

    Пенсильвания

    «Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

    способ обучения »

    Джек Лундберг, P.E.

    Висконсин

    «Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т. Е. Позволяете

    студент для ознакомления с курсом

    материалов до оплаты и

    получает викторину.»

    Arvin Swanger, P.E.

    Вирджиния

    «Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

    получил огромное удовольствие «

    Mehdi Rahimi, P.E.

    Нью-Йорк

    «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

    в режиме онлайн

    курсов.»

    Уильям Валериоти, P.E.

    Техас

    «Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

    обсуждаемых тем ».

    Майкл Райан, P.E.

    Пенсильвания

    «Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

    Джеральд Нотт, П.Е.

    Нью-Джерси

    «Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

    информативно, выгодно и экономично.

    Я очень рекомендую

    всем инженерам »

    Джеймс Шурелл, П.Е.

    Огайо

    «Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

    не на основании каких-то неясных раздел

    законов, которые не применяются

    до «нормальная» практика.»

    Марк Каноник, П.Е.

    Нью-Йорк

    «Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

    организация «

    Иван Харлан, P.E.

    Теннесси

    «Материалы курса содержали хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

    Юджин Бойл, П.E.

    Калифорния

    «Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

    а онлайн формат был очень

    доступный и простой для

    использовать. Большое спасибо. «

    Патрисия Адамс, P.E.

    Канзас

    «Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

    Joseph Frissora, P.E.

    Нью-Джерси

    «Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатную викторину во время

    обзор текстового материала. Я

    также оценил просмотр

    Предоставлено фактических случаев »

    Жаклин Брукс, П.Е.

    Флорида

    «Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

    испытание потребовало исследований в

    документ но ответы были

    в наличии »

    Гарольд Катлер, П.Е.

    Массачусетс

    «Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов

    в транспортной инженерии, что мне нужно

    для выполнения требований

    Сертификат ВОМ.»

    Джозеф Гилрой, П.Е.

    Иллинойс

    «Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

    Ричард Роудс, P.E.

    Мэриленд

    «Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.

    Надеюсь увидеть больше 40%

    курсов со скидкой.»

    Christina Nickolas, P.E.

    Нью-Йорк

    «Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

    курсов. Процесс прост, и

    намного эффективнее, чем

    вынуждены путешествовать. «

    Деннис Мейер, P.E.

    Айдахо

    «Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

    Инженеры получат блоки PDH

    в любое время.Очень удобно »

    Пол Абелла, P.E.

    Аризона

    «Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

    время исследовать где на

    получить мои кредиты от. «

    Кристен Фаррелл, P.E.

    Висконсин

    «Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

    и графики; определенно значит

    проще поглотить все

    теорий. »

    Виктор Окампо, P.Eng.

    Альберта, Канада

    «Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

    .

    мой собственный темп во время моего утром

    метро

    на работу.»

    Клиффорд Гринблатт, П.Е.

    Мэриленд

    «Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

    викторина. Я бы очень рекомендовал

    вам на любой PE, требующий

    CE единиц. «

    Марк Хардкасл, П.Е.

    Миссури

    «Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

    Randall Dreiling, P.E.

    Миссури

    «Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

    по ваш промо-адрес электронной почты который

    сниженная цена

    на 40% «

    Конрадо Казем, П.E.

    Теннесси

    «Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

    Charles Fleischer, P.E.

    Нью-Йорк

    «Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

    кодов и Нью-Мексико

    правил. «

    Брун Гильберт, П.E.

    Калифорния

    «Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

    Дэвид Рейнольдс, P.E.

    Канзас

    «Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

    при необходимости дополнительных

    Сертификация . «

    Томас Каппеллин, П.E.

    Иллинойс

    «У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

    мне то, за что я заплатил — много

    оценено! «

    Джефф Ханслик, P.E.

    Оклахома

    «CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

    для инженера »

    Майк Зайдл, П.E.

    Небраска

    «Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и

    в хорошем состоянии »

    Glen Schwartz, P.E.

    Нью-Джерси

    «Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

    .

    хороший справочный материал

    для деревянного дизайна »

    Брайан Адамс, П.E.

    Миннесота

    «Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

    Роберт Велнер, P.E.

    Нью-Йорк

    «У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

    Строительство курс и

    очень рекомендую

    Денис Солано, P.E.

    Флорида

    «Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

    хорошо подготовлены. »

    Юджин Брэкбилл, P.E.

    Коннектикут

    «Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на номер

    .

    обзор где угодно и

    всякий раз.»

    Тим Чиддикс, P.E.

    Колорадо

    «Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

    Уильям Бараттино, P.E.

    Вирджиния

    «Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

    Тайрон Бааш, П.E.

    Иллинойс

    «Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

    материала. Полная

    и комплексное ».

    Майкл Тобин, P.E.

    Аризона

    «Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

    поможет по телефону

    работ.»

    Рики Хефлин, P.E.

    Оклахома

    «Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

    Анджела Уотсон, П.Е.

    Монтана

    «Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

    Кеннет Пейдж, П.E.

    Мэриленд

    «Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

    и отличный освежитель ».

    Luan Mane, P.E.

    Conneticut

    «Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

    вернись, чтобы пройти викторину. »

    Алекс Млсна, П.E.

    Индиана

    «Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

    это вся информация, которую я могу

    использование в реальных жизненных ситуациях »

    Натали Дерингер, P.E.

    Южная Дакота

    «Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

    успешно завершено

    курс.»

    Ира Бродский, П.Е.

    Нью-Джерси

    «Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

    и пройдите викторину. Очень

    удобный а на моем

    собственный график «

    Майкл Гладд, P.E.

    Грузия

    «Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

    Dennis Fundzak, P.E.

    Огайо

    «Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

    Сертификат

    . Спасибо за изготовление

    процесс простой. »

    Fred Schaejbe, P.E.

    Висконсин

    «Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

    одночасовое PDH в

    один час «

    Стив Торкильдсон, P.E.

    Южная Каролина

    «Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

    и пригодность, до

    имея для оплаты

    материал

    Ричард Вимеленберг, P.E.

    Мэриленд

    «Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

    Дуглас Стаффорд, П.Е.

    Техас

    «Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

    .

    процесс, которому требуется

    улучшение.»

    Thomas Stalcup, P.E.

    Арканзас

    «Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

    Свидетельство

    . «

    Марлен Делани, П.Е.

    Иллинойс

    «Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

    .

    многие различные технические зоны за пределами

    по своей специализации без

    надо путешествовать.»

    Hector Guerrero, P.E.

    Грузия

    .