Сопротивление, гидро или аэро динамическое, для участка сети или её элемента, лабораторная работа, просветите неуча. Опции

[LordN]

как известно, отношение падения на элементе/участке сети к квадрату расхода, или наоброт, что чаще применяется, является, вернее должно являться, константой.

почему этого не происходит в реальной жизни?

поясню.
имеется ПВУ известного бренда. задача - определить коэфф-т рекуператора для ловли процесса намораживания в переменном расходе воздуха. снятая хар-ка отношения имеет ярко выраженную, хоть и линейную, но зависимоть от расхода.
тоже самое касается фильтра. зависимость назвать линейной трудно, но в первом приближении можно. также интерсно то, что первая и вторая зависимости отличаются знаком.

у меня есть предположения, но хочется услышать мнение, если не трудно, то со ссылками на первоисточники, людей имеющий сугубо специализированное образование.

также хочется понять, имеется ли формализованное обоснование таким зависимостям?
и, самое главное, как избежать искривлений зависимости?

[LordN]

как известно, отношение падения на элементе/участке сети к квадрату расхода, или наоброт, что чаще применяется, является, вернее должно являться, константой.

почему этого не происходит в реальной жизни?

поясню.
имеется ПВУ известного бренда. задача - определить коэфф-т рекуператора для ловли процесса намораживания в переменном расходе воздуха. снятая хар-ка отношения имеет ярко выраженную, хоть и линейную, но зависимоть от расхода.
тоже самое касается фильтра. зависимость назвать линейной трудно, но в первом приближении можно. также интерсно то, что первая и вторая зависимости отличаются знаком.

у меня есть предположения, но хочется услышать мнение, если не трудно, то со ссылками на первоисточники, людей имеющий сугубо специализированное образование.

также хочется понять, имеется ли формализованное обоснование таким зависимостям?
и, самое главное, как избежать искривлений зависимости?

[инж323]

Это если через характеристику рассматривать, то дельта Р- эс на квадрат расхода. Но эта эс некоторый таки экспериментально полученный коэф, для конкретного изделия или участка.
а линейную вы получили отмечая на графике РL характеристику? А какой вы её хотели увидеть , коль рабочий диапазон скоростей в аппарате весьма неширок и этот кусочек характеристики сети на графике будет таки почти линейным. Измените скорость до совсем малых значений, то увидите такую же линейную,но другой тангенс угла наклона этой характеристики, только скорости эти у вас будут вобщем то нерабочими у аппарата.

[alem]

как известно, отношение падения на элементе/участке сети к квадрату расхода, или наоброт, что чаще применяется, является, вернее должно являться, константой.

Это удобное, но сильное упрощение, относительно верно только для систем воздуховодов. Все объемные сопротивления (фильтр, рекуператор), имеют более линейную характеристику. - В теории всё излагается, но искать ссылки пока некогда, работы поднавалило.

[alem]

Вы хотите получить универсальную характеристику на будущее? Это затруднительно, так как она зависит от конструктивных пропорций "канала" прохода воздуха, т.е. от типа аппарата. Скачки на характеристике связаны с переменой режима течения, что тоже определяется геометрией канала.

[LordN]

Вы хотите получить универсальную характеристику на будущее? Это затруднительно, так как она зависит от конструктивных пропорций "канала" прохода воздуха, т.е. от типа аппарата. Скачки на характеристике связаны с переменой режима течения, что тоже определяется геометрией канала.

Нет, мне не нужна универсальность, мне нужна характеристика, зависимость, боле-менее укладывающаяся в понятие "константа" для отслеживания изменения свойств, на переменном, пусть в три-четыре раза, расходе, определенного конкретного устройства, например фильтр или теплообменник.
Проведённая мною лаб.работа по выявлению зависимости дало мне такую численную зависимость. Через табличную функцию я ввёл её в алгоритм. теперь хочу понимания, существуют ли более точные аналитические методы, для нахождения первого приближения.

В личку мне уже дали кое-какую подсказку, у автора возникли какие-то трудности с публикацией на форуме, цитирую (надеюсь автор на меня не осерчает за это)

... в анализируемой Вами зависимости присутствует коэффициент пропорциональноси кси, который завистит от режима течения в канале. В него, в частности, входит число Рейнольдса, которое само по себе зависит от скорости потока. Так, например, ( по памяти) для круглых гладких каналов в ламинарном режиме течения Re<2300
кси=64/Re. А число Рейнольдса в свою очередь Re=w*d/v. То есть кси = a/W. Где а -const. Таким образом, Ваше первое утверждение об отношении падения на элементе/участке сети к квадрату расхода как константе, верно не для всех случаев. Оно, вероятоно, близно к истине для крупных каналов, но для теплообменника с капиллярными каналами скорее dP = b*w, а не w2 .
В турбулентном режиме течения (Re>4000) зависимость иная (опять по памяти) кси = 0.315/(Re в степени 0.25). То есть в исследуемой Вами зависимости скорость будет в степени 1.75 (а не 2, хотя и близко). Какой режим в Вашем случае сказать трудно, зависит от многих факторов, в том числе и от намораживания инея...

p.s. в общем и целом, хотелось бы, чтобы производители сами давали такие характеристики для своих изделий, но видимо это дело какого-то отдалённого будущего.

[kdu]

p.s. в общем и целом, хотелось бы, чтобы производители сами давали такие характеристики для своих изделий, но видимо это дело какого-то отдалённого будущего.

Отнюдь нет, скажем в том-же "Русклимате" в каталогах сразу приводятся графики падение давления / расход (или скорость) для каждого элемента сети...

[Караджи В.Г.]

Аэродинамическое сопротивление фильтра не пропорционально квадрату среднерасходной скорости через фильтр. Показатель степени зависит от типа фильтра. Например, для фильтра типа G4 этот показатель степени ближе к полутора.
Чем выше степень фильтрации, тем выше показатель степени при скорости.
Для теплообменников аэродинамическое сопротивление тоже не пропорционально квадрату среднерасходной скорости через теплообменник. Он меньше двойки. Судя по всему, для пластинчатого или роторного рекуператора этот показатель степени тоже не двойка. Поэтому и получены такие результаты.
Это связано с движением воздуха в узких проходах в материале фильтра и в узких каналах обычных теплообменников или рекуператоров. Локальные числа Рейнольдса там малы, хотя для всего канала числа Рейнольдса велики и, как правило, соответствуют автомодельным условиям.

С уважением, В.Г.

[Караджи В.Г.]

Мы производили измерения аэродинамических потерь в фильтрах некоторых типов и производителей, которые мы используем. Смотри примеры.

Прикрепленные файлы

 Doc1.doc ( 117 килобайт ) Кол-во скачиваний: 33

 

[LordN]

Отнюдь нет, скажем в том-же "Русклимате" в каталогах сразу приводятся графики падение давления / расход (или скорость) для каждого элемента сети...

говоря о характеристиках, я конечно же имею ввиду именно то, что показывает Вячеслав Георгиевич для фильтров - аналитическую форму зависимости.

по графикам в каталогах можно выбрать фильтр, но строить по нему алгоритм? нафикнафик.. проще провести лаб.работу самостоятельно...

Вячеслав Георгиевич, а нет ли у вас похожих картинок для теплообменников, всяких, в т.ч. и на этапах изменения пропускной способности типо грязь/пух, конденсат и намораживание?
Ну очень интересно!

[Караджи В.Г.]

Нет, извините, не делали.
Но если Вам потребуется, мог бы помочь построить довольно простую установку для
практических измерений. У нас в лаборатории сделал такую для измерений фильтров,
поскольку фирмы-производители, как правило, не дают внятной информации.

С уважением, В.Г.

[alem]

.. проще провести лаб.работу самостоятельно...

Иначе никак, ну если только большую статистику по однотипным устройствам получить и обобщить.

[инж323]

Так собственно нет секрета в виде зависимости потерь от скорости, как "ат+т в степ. в", где а и в некие константы конкретные для конкретного вида или типа оборудования или просто "местного сопротивления", ну а т скорость.
и сводится к определению этих а и в для испытуемой железяки. и в может быть совсем не равняться 2 или 1, так же и а будет "гулять" в своих пределах.
Кстати, да, точно подмечено- лабораторная работа и делали такую в цокольном помещении с окнами на ул. спартаковскую.

[LordN]

Мы производили измерения аэродинамических потерь в фильтрах некоторых типов и производителей, которые мы используем. Смотри примеры.

кстати, теперь мне понятно, почему, взяв отношение падения к расходу, я получил прямую с k > 0 на теплообменнике.
и не понятно, почему на карманном фильтре я получил характеристику с k < 0... разве что сработал эффект формы - чем выше расход, тем лучше надуваются карманы и тем ближе они к прямой?

возвращаясь к исходной задаче - получение характеристики, зависящей только от пропускной способности устройства вследствии "загрязнённости" и не зависящей от расхода на "чистом" устройстве.


берем реальную dP(расход) и её делим на саму себя из полученной аппроксимации.
если характеристика устройства не изменилась - получаем единицу.
если изменилась - не получаем единицу. получаем меньше единицы.
так?

далее.
теперь как понять, имея это самое число меньше единицы, что характеристика устройства изменилась до некого критического уровня и пора что-то делать?
например менять фильтр или размораживать теплообменник..

[инж323]

Лев, в доке у В.Г. смотри как раз эти прямые упомянутые в посте 2, только на начальном этапе тангенс угла (вторая производная) формулы характеристики чуть другая, а далее как раз опять прямая. Только на первом участке так и будет более ярко выраженная "квадратичность". а уйти вообще в более крутые значения скоростей(пули. ракеты, самолеты, транспортные средства) , так несколько другая зависимость чисто практическая и с своими коэф. у линейной части и у степенной части формулы характеристики.

[alem]

Вроде начал понимать: я бы определил экспериментально экстремальную характеристику, и отслеживал бы приближение к ней.

Для объёмных сопротивлений характеристика может неожиданно получить излом, при перемена режима течения, - это можно замерить, ни не предсказать.

[Караджи В.Г.]

Вряд ли возможен излом характеристик для фильтров и пластинчатых теплообменников. Слишком
малы локальные числа Рейнольдса. Даже для зазора между пластинами (например) 3мм и скорости
воздуха 5 м/с получим число Рейнольдса только 1000. До переходного режима далеко, если
не использовать какие-то специальные меры принудительной турбулизации, что достаточно сложно.

С уважением, В.Г.

[alem]

Я тоже думаю, что маловероятно, но когда речь идёт о прогнозировании, я бы подстраховался, и не доверял зависимостям, полученными при других условиях.

[инж323]

Так интересна же именно полученная характеристика, а не теория её объясняющая. И в той формуле эти два "а" и "в" собственно обозначенны давно уже, а вот получение конкретных значений их для конкретного оборудования или еще чего как раз и задача по инжсопровождению внедрения оборудования, для поддержки базой для расчетов.

Как то коллега рассказал, он до того в ВПК работал. Брали лист стали новой броневой, стреляли в него новым зарядом и тот пробивал его как то или оставлял след вобщем. А теперь говорил один дядя. смотрите и вставлял лист в чуть ли не вибратор для поверхностного вибрирования бетона. И снаряд еще только меньший след оставлял и не пробивал броню. Практика есть, а вот теорию уже лет 20 все никак внятную придумать не могут. Правда и практика тоже сложноприменимая, на танк выибратор не поставить же, там еще и экипаж сидит, для них такая вибрация кирдыком обозначается.Но практический случай есть, теории нет.

[LordN]

Вроде начал понимать: я бы определил экспериментально экстремальную характеристику, и отслеживал бы приближение к ней.

Для объёмных сопротивлений характеристика может неожиданно получить излом, при перемена режима течения, - это можно замерить, ни не предсказать.

я бы тоже. но! где взять устройство экстремально замороженное или загрязнённое?
чистое - вот оно, пжалста, в установке.
ждать когда замарается фильтр, ну можно так, снял его характеристику. ставлю новый, а он вдруг замарался как-то иначе?
тоже самое с заморозкой.

пока принял для себя примерно такую модель:
снимаю характеристику чистого.
делю на неё отношение реального dP к квадрату расхода. фиксирую полученное число. и ставлю границу в +30% по которой считаю, что т/о уже начинает замораживаться и +60% когда считаю, что заморозка уже критична. могу добавить ещё несколько подобных критериев и как-нить их отработать. байпасом, вентилятором одним или другим.
т.е. чиста волевой критерий заморозки.

Так интересна же именно полученная характеристика, а не теория её объясняющая. И в той формуле эти два "а" и "в" собственно обозначенны давно уже, а вот получение конкретных значений их для конкретного оборудования или еще чего как раз и задача по инжсопровождению внедрения оборудования, для поддержки базой для расчетов.

Как то коллега рассказал, он до того в ВПК работал. Брали лист стали новой броневой, стреляли в него новым зарядом и тот пробивал его как то или оставлял след вобщем. А теперь говорил один дядя. смотрите и вставлял лист в чуть ли не вибратор для поверхностного вибрирования бетона. И снаряд еще только меньший след оставлял и не пробивал броню. Практика есть, а вот теорию уже лет 20 все никак внятную придумать не могут. Правда и практика тоже сложноприменимая, на танк выибратор не поставить же, там еще и экипаж сидит, для них такая вибрация кирдыком обозначается.Но практический случай есть, теории нет.

интересный эффект..

Вряд ли возможен излом характеристик для фильтров и пластинчатых теплообменников. Слишком
малы локальные числа Рейнольдса. Даже для зазора между пластинами (например) 3мм и скорости
воздуха 5 м/с получим число Рейнольдса только 1000. До переходного режима далеко, если
не использовать какие-то специальные меры принудительной турбулизации, что достаточно сложно.

С уважением, В.Г.

а если у вента хватает запаса и автоматика заставляет его, несмотря на возрастающий перепад, удерживать расход, то скорость может и вырасти в несколько раз. так ведь? "живое", или как его там, сечение уменьшается, значит в оставшихся свободными каналах скорость должна вырасти. допустим вдвое. значит ли это что и перепад при этом надо принять выросшим в четверо или около того?

[инж323]

Скорость в возд. канале вырастет, а чего будет делать скорость тн в трубках калорифера при таких изменениях в производительности(эт не считая изменения температуры воздуха)

[Караджи В.Г.]

Имеет ли это смысл?
Если теплообменник (пусть пластинчатый) начинает обмерзать, сечение обмерзающих каналов
сужается, сопротивление растет, поток перераспределяется в другие каналы, скорость его возрастает.
Теплосъем ухудшается, эффективность теплообмена падает. Обмерзание не происходит равномерно по всем
каналам, т.е. задача не будет повторяться от эксперимента к эксперименту. Ситуацию нельзя будет
достаточно достоверно прогнозировать.

С уважением, В.Г.

[LordN]

Имеет ли это смысл?
Если теплообменник (пусть пластинчатый) начинает обмерзать, сечение обмерзающих каналов
сужается, сопротивление растет, поток перераспределяется в другие каналы, скорость его возрастает.
Теплосъем ухудшается, эффективность теплообмена падает. Обмерзание не происходит равномерно по всем
каналам, т.е. задача не будет повторяться от эксперимента к эксперименту. Ситуацию нельзя будет
достаточно достоверно прогнозировать.

С уважением, В.Г.

пару дней по паре часов наблюдал замёрзший пто - и каждый раз это был
а) холодный угол
б) профиль замерзания какбы чистый гауссиан (или вернее два, т.к. просматривалась "попа" или "полка") со стороны выхода ВВ на улицу

гауссиан - видимо потому что всас вента добольно близок к пто и получилась эдакая проекция распределения профиля массовых расходов. где было больше массы воды - там больше и намёрзло.

что до прогноза.
заморозил. не нарочно, так получилось.
отттаиваю и наблюдаю за коэффициентом.
от начального, чистого, он вырос почти на порядок.
при этом теплообменник, тем не менее, был всё еще проходим, и следовательно, поддавался, пусть аварийной, но разморозке.

я к тому, что изменения на порядок - это очень хорошо для индикатора. есть возможность управлять и есть возможность не свалиться. мне так кажется.

[Караджи В.Г.]

Но изменение сопротивления на порядок!
Это какой же переразмеренный по давлению вентилятор надо использовать!
И как в такой ситуации поддерживать его производительность?
Ведь все проблемы прилетят на основной теплообменник на притоке.
Его надо будет регулировать по теплу в очень широком диапазоне расходов горячей воды.
С регулирующим краном также будет тяжело.

С уважением, В.Г.

[инж323]

Сужать вариацию по объему рекуперируемого, что б скачки в основной схеме были хотя б не на порядок( а то ведь и основная схема замерзнет). А тут и пляски еще и на остановы для разморозки рекуператоров- основной то должен успевать перестроится. ну собственно получается, что б прямая нагрева четко вылетала из зоны пересечения с 100% влажностью на ИД и получится соотношение расхода притока к расходу рекуперируемого далекое от 1,но так это тоже из учебников же.
Нуна спецкурс поднимать- там было про нестационарный ВТР в ХП и величины общие для разных периодов и аналогичное с обозначением "с точкой" (переменные) , ну и ... только помнится, что отдельным оборудованием тогда решалось(ЧП на приводы отсутствовали,но клиноременное было, а калорифер то все одно с нешироким диапазоном), даже не решалось, а рекомендовалось, ибо один комплект не отпашет такой диапазон.Вечером гляну.

[LordN]

Но изменение сопротивления на порядок!
Это какой же переразмеренный по давлению вентилятор надо использовать!
И как в такой ситуации поддерживать его производительность?
Ведь все проблемы прилетят на основной теплообменник на притоке.
Его надо будет регулировать по теплу в очень широком диапазоне расходов горячей воды.
С регулирующим краном также будет тяжело.

С уважением, В.Г.

на стороне нагрева как раз проблем не имею, пока покраймере - гликоль и всё такое.
вент обычный ЕС, свободное колесо на раме с измерительным диффузором, от широко известного в узких кругах...

также, скорейвсего, можно искать критерий замороженности расчитывая эффективность теплообмена, благо все возможные датчики имеются. хотя и тут без лабы никак не обойтись.

что еще можно придумать кроме видеокамеры с анализатором образа "чисто-грязно" и оптопары на просвет?

Сужать вариацию по объему рекуперируемого, что б скачки в основной схеме были хотя б не на порядок( а то ведь и основная схема замерзнет). А тут и пляски еще и на остановы для разморозки рекуператоров- основной то должен успевать перестроится. ну собственно получается, что б прямая нагрева четко вылетала из зоны пересечения с 100% влажностью на ИД и получится соотношение расхода притока к расходу рекуперируемого далекое от 1,но так это тоже из учебников же.
Нуна спецкурс поднимать- там было про нестационарный ВТР в ХП и величины общие для разных периодов и аналогичное с обозначением "с точкой" (переменные) , ну и ... только помнится, что отдельным оборудованием тогда решалось(ЧП на приводы отсутствовали,но клиноременное было, а калорифер то все одно с нешироким диапазоном), даже не решалось, а рекомендовалось, ибо один комплект не отпашет такой диапазон.Вечером гляну.

на тему защиты от замораживания подумалось о Вашем примере с вибратором и снарядом - интересно былобы увидететь результаты такой комбинации как вибратор и пто. подумалось, что имея способ механической очистки поверхности можно былобы уйти еще дальше за конденсацию, на самую кристаллизацию безовсяких последствий для пто. а? на входе влажный воздух, на выходе сухой воздух и сухая ледяная пыль. особенно прикольно должно выглядеть на толстом минусе.
Вячеслав Георгиевич, Александр, нет ли желания, а главное возможности, проверить такую штуку? два фазовых перехода - это такую кучу тепла можно вытащить!

[alem]

Сейчас технически можно сделать всё, что не противоречит физике процесса, но может получиться дороговато. И не за счёт вибрации.

Попадались публикации по гидрокалориферами - за счёт фазового перехода вода-лёд в колонне типа градирни приточный воздух нагревался до нуля. Нужна вода на входе и сбросить водо-ледяную пульпы на выходе. Но реализаций не видел. Хотя на прииске, например, где полно воды и есть куда сбрасывать лёд, прикиньте экономию.

[LordN]

Но изменение сопротивления на порядок!...

p.s. забыл уточнить, что это не только перепад меняется, это меняется сперва перепад, потом вент раскручивается до 100% и входит в своё ограничение и начинает уже падать расход.
но тот коэффициент, о котором тут столько сказано, он как раз и продолжает расти, отражая эту ситуацию.
кактотак.

[Московко Ю.Г.]

Лев, КараджиВ.Г. в командировке, приедет только в суб. Сорри.

[Караджи В.Г.]

Давно крутится мысль о количестве тепла, которое теряется с вытяжным воздухом при низких температурах.
О необходимости его возврата. Но получается технологически довольно сложная реализация. Можно попробовать
двухступенчатую систему, но нужны натурные испытания поискового типа (без гарантии результата). И стоимость может
вырасти. В то же время простые системы рекуперации ставят часто просто потому, что надо или модно, без оценки реальной среднегодовой эффективности. Нет ощущения, что более серьезные системы найдут применение. Поэтому не очень хочется в это влезать.

С уважением, В.Г.

[stranger_2]

интересно почему не используются гидрофобные покрытия для пластинчатых утилизаторов...