Расход сжатого воздуха через отверстие в трубопроводе Опции

[Mercury]

Доброе время суток, коллеги!
В механосборочном цехе проектируем систему учёта сжатого воздуха, проще говоря нужно подобрать счётчик на ввод в цех то центральной компрессорной станции. Для того, чтобы подобрать счётчик нужно с достаточной точностью знать ориентировочный максимальный расход воздуха в цехе. Как это обычно бывает, паспорта нашлись только на половину пневмооборудования, расход второй половины приходится гадать методом научного тыка. Ещё есть такие вещи – в магистральном воздухопроводе врезка Д=25 мм, затем отстойник (влаго, масло - отделитель) и после него шаровой кран – оттуда рабочие берут воздух для любых нужд: обдув рабочего места, смести стружку, обдуть одежду от пыли и т.д… Т.е. расход воздуха из этого краника ничем не нормируется, и таких краников в цехе штук 15.


Я попытался оценить расход воздуха при полностью открытом кранике Д=25 мм. Я принял, что в магистрали давление 6 атм, скорость – ноль. И получилась странная штука.
Всем известная формула уравнения Бернулли:
P1+w1^2*p1/2=P2+w2^2*p2/2 – Давление + произведение квадрата скорости на плотность среды пополам – равно тому же в другом сечении (в формуле индексы 2; P – давление ; p плотность). Отсюда, скорость:
w=корень((2*P2-P1)/p)
w=корень((2*0,6*10^6-0.1*10^6)/7,143) = 374 м/с плотность воздуха 7,143 кг/м^3 взял из уравнения Менделеева-Клайперона.


При 6 атм в магистрали получается огромная скорость – 374 м/с. Теперь найдйм расход при этой скорости: площадь отверстия 0,00049 м^2. Расход получается 0,184 м^3/сек, это при плотности 7,143 м:^3/кг, теперь пересчитаем на нормальную плотность 1,2 м^3/кг получаем расход 1,314 м^3/сек. Ну, а теперь минутный расход 1,314*60=78,8 нм^3/мин. Явно это огромная цифра – получается целый компрессор молотит на эту дырочку диаметром 25 милиметров.
Коллеги подскажите пожалуйста как можно (пусть приблизительно) оценить расход воздуха через отверстие известного диаметра, при известном давлении в магистрали.

[Mercury]

Доброе время суток, коллеги!
В механосборочном цехе проектируем систему учёта сжатого воздуха, проще говоря нужно подобрать счётчик на ввод в цех то центральной компрессорной станции. Для того, чтобы подобрать счётчик нужно с достаточной точностью знать ориентировочный максимальный расход воздуха в цехе. Как это обычно бывает, паспорта нашлись только на половину пневмооборудования, расход второй половины приходится гадать методом научного тыка. Ещё есть такие вещи – в магистральном воздухопроводе врезка Д=25 мм, затем отстойник (влаго, масло - отделитель) и после него шаровой кран – оттуда рабочие берут воздух для любых нужд: обдув рабочего места, смести стружку, обдуть одежду от пыли и т.д… Т.е. расход воздуха из этого краника ничем не нормируется, и таких краников в цехе штук 15.


Я попытался оценить расход воздуха при полностью открытом кранике Д=25 мм. Я принял, что в магистрали давление 6 атм, скорость – ноль. И получилась странная штука.
Всем известная формула уравнения Бернулли:
P1+w1^2*p1/2=P2+w2^2*p2/2 – Давление + произведение квадрата скорости на плотность среды пополам – равно тому же в другом сечении (в формуле индексы 2; P – давление ; p плотность). Отсюда, скорость:
w=корень((2*P2-P1)/p)
w=корень((2*0,6*10^6-0.1*10^6)/7,143) = 374 м/с плотность воздуха 7,143 кг/м^3 взял из уравнения Менделеева-Клайперона.


При 6 атм в магистрали получается огромная скорость – 374 м/с. Теперь найдйм расход при этой скорости: площадь отверстия 0,00049 м^2. Расход получается 0,184 м^3/сек, это при плотности 7,143 м:^3/кг, теперь пересчитаем на нормальную плотность 1,2 м^3/кг получаем расход 1,314 м^3/сек. Ну, а теперь минутный расход 1,314*60=78,8 нм^3/мин. Явно это огромная цифра – получается целый компрессор молотит на эту дырочку диаметром 25 милиметров.
Коллеги подскажите пожалуйста как можно (пусть приблизительно) оценить расход воздуха через отверстие известного диаметра, при известном давлении в магистрали.

[zerol]

Ну предположим, что у вас баллон 40 л и давление в баллоне 40 бар. Тогда объём газа в баллоне:
Vг = Рб × Vб = 40 бар × 40 л = 1600 л.
Вам нужно из баллона отобрать 10 л. Т.е. надо давление в баллоне снизить на 1/160 часть. Делим 40 бар на 160 и получаем 0.25 бар.

Тимми, спасибо что не бросаете меня в беде) Понимаю, что можно пойти и таким путем... но манометр который измеряет давление не очень точен, точнее совсем не точен и я не смогу поймать эти 0,25 бар. тем более, что 10 литров это достаточно много, а если 1 литр? Ловить на манометре 0,025 бара? Думаю, просто легче вычислить сколько выходит СО2 при давлении, второго манометра на редукторе 0,2 бара, за 10 секунд и отмерять газ временем. Допустим отрыл на 10 секунд и знаешь что вышел литр... Но как это сделать?

[timmy]

Тогда нужно то, что я писал ранее. Ротаметр или расходомер. Если у вас слишком маленький манометр, купите большой. я имею ввиду если у вас манометр стоит со шкалой диаметром 60 мм, то вполне можно найти такой же по диапазону, но со шкалой диаметром 150 мм. Можно крыльчатый анемометр воткнуть, который количество газа определяет. Но это уже дороже будет. Можно легкий шарик в прозрачную трубку кинуть и оттарировать на системе с расходомером. Можно просто взвесить заполняемую ёмкость до заполнения и потом отвесить нужную массу газа. Я не знаю, что у вас есть из приборов, кто вы в этом эксперименте и зачем вам нужно без приборов что-то определять.

[zerol]

Тогда нужно то, что я писал ранее. Ротаметр или расходомер. Если у вас слишком маленький манометр, купите большой. я имею ввиду если у вас манометр стоит со шкалой диаметром 60 мм, то вполне можно найти такой же по диапазону, но со шкалой диаметром 150 мм. Можно крыльчатый анемометр воткнуть, который количество газа определяет. Но это уже дороже будет. Можно легкий шарик в прозрачную трубку кинуть и оттарировать на системе с расходомером. Можно просто взвесить заполняемую ёмкость до заполнения и потом отвесить нужную массу газа. Я не знаю, что у вас есть из приборов, кто вы в этом эксперименте и зачем вам нужно без приборов что-то определять.

Из приборов нет ничего. СO2 нужен для роста цветов на лоджии в зимнее время, когда лоджия не проветривается цветы "выедают" весь углекислый газ и перестают нормально развиваться. Выхода тут два либо проветривать, что приведет к дополнительным расходам на отопление, плюс, достаточно тяжело и дорого сделать устройство закрывающее открывающее пластиковое окно, либо насыщать периодически воздух углекислотой, ее много не надо. Я выбрал второй вариант, так как был баллон и манометр от аквариума. Вот так это выглядит: http://aquamoldova.com/forums/extensions/h...1d6fq6nctn1.jpg
Сколько бы не было давление в баллоне, второй манометр всегда выдает то давление, которое на нем установлено. Я уверен, что зная законы физики можно посчитать, сколько углекислоты выйдет за минуту из патрубка за минуту, а вы мне предлагаете купить расходомеры и прочую ерунду, анемометр кстати у меня есть, но как его приспособить для не большого диаметра я пока не придумал и мне кажется, что есть вариант проще.
Пытался считать по формуле:G=(v*d)/ню.
Ню - кинематичекая вязкость сжатого воздуха, берётся из таблиц под опр давлением или темп-й
Но при нахождении скорости у меня почему то скорость получалась сверхзвуковая. По какой формуле определить скорость газа если известно давление и диаметр трубы?

[timmy]

Скорее всего так и есть. Можно еще трубку подобрать, через которую никогда не пройдет расход больше, чем вам нужно) Но есть один момент: вам нельзя снижать концентрацию кислорода на лоджии ниже определенного уровня. По-моему это 12-14 %, но вам лучше уточниться. Иначе вашим растениям будет нормально, а для вас смертельно опасно. Датчики кислорода надо будет ставить. А в принципе подумайте насчет систем кратковременного проветривания. Это будет намного безопаснее вашего решения, прежде всего для вас.

[T-rex]

В институте замеряли объем газа при помощи перевернутого мерного цилиндра, заполненного водой типа поилки для птиц. Газ из баллона направить трубочкой внутрь столба. За счет появления газа столб уменьшится в высоте. У нас там удобно было - мерник сразу объем газа показывал и чтобы сомпенсировать давление там еще вторая ветвь была, но сейчас уже не помню. А так по высоте столба пересчитать можно объем в давление

[T-rex]

Во нашел - картинка В

Прикрепленные файлы

 image.png ( 12,81 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15

 

[zerol]

Скорее всего так и есть. Можно еще трубку подобрать, через которую никогда не пройдет расход больше, чем вам нужно) Но есть один момент: вам нельзя снижать концентрацию кислорода на лоджии ниже определенного уровня. По-моему это 12-14 %, но вам лучше уточниться. Иначе вашим растениям будет нормально, а для вас смертельно опасно. Датчики кислорода надо будет ставить. А в принципе подумайте насчет систем кратковременного проветривания. Это будет намного безопаснее вашего решения, прежде всего для вас.

На счет безопасности тут все нормально, растениям нужна концентрация CO2 около 300-400 ppm, у человека начинаются проблемы со здоровьем после 2000 ppm. Для фотосинтеза растениям нужен углекислый газ, а выделяют они кислород, поэтому кислорода днем более чем достаточно. Чтобы они покушали нужно выйти на лоджию днем на 5-10 минут подышать кислородом, а растения скушают выдыхаемую углекислоту, ну или проветрить. Но что делать когда все на работе? Помогает баллон с углекслотой с таймером и электроклапаном, осталось только выяснить на сколько срабатывать таймеру на 1 минуту или на 2 или на три? Вроде бы задача проще простого курс школьной физики, но не получается ее решить уже неделю...

Сообщение отредактировал zerol - 7.11.2016, 20:23

[T-rex]

Zerol, для решения Вашей задачи точности надутого презерватива или перевернутого мерника будет достаточно

[zerol]

Zerol, для решения Вашей задачи точности надутого презерватива или перевернутого мерника будет достаточно

Да согласен) Буду дуть презерватив, но есть такое понятие как принцип. Мне все равно хочется понимать как это рассчитать, это не должно быть сложно я даже формулы нашел, но в определении скорости у меня ошибка, не может газ выходить со сверхзвуковой скоростью...

[T-rex]

И вообще, баллон с углекислотой, таймером - не чересчур? В стакан уксуса, уходя, кладите кусочек мела по расчету

Где-то в размерностях ошибка скорее всего. Для расчета производительности газопровода нужно знать давление в начале, давление в конце, свойства газа, длину и внутренний диаметр трубки

[T-rex]

Если Вы нашли все формулы , то методика такая. Расчет ведется методом последовательных приближений.
1. Задаетесь искомой производительностью
2. Проводите гидравлический расчет трубопровода - находите скорость, рейнольдс, коэффициент гидравлического сопротивления
3. Находите потери напора и пересчитываете в потери давления.
4. Так как выход свободный в атмосферу, потери давления должны равняться показаниям манометра на выходе редуктора.
5. Если не совпадают, то задаетесь новым значением расхода в п.1
П.5 можно выполнить еще графически или аналитически за один прием вычислить правильный расход по квадратичной зависимости сопротивления от расхода