압축 가스 시스템에서 초크 포인트를 결정하는 방법은 무엇입니까?

150 bar의 입구 압력을 10 bar로 낮추는 압력 조절기가 있는데, 그 후 플레 넘으로 이어지고 340 mm ^ 2의 노즐이 대기 조건에 노출됩니다.

두 점에서 충분히 초킹에 필요한 압력비 조건이 만족됩니다!

$압력비$

초크가 발생하는 임계 출구 압력 (p *)은 노즐 출구에서 5.8 bar, 조절기 출구에서 79.7 bar입니다. 흐름이 노즐에서만 질식한다는 사실을 어떻게 설명합니까?

— DBTKNL
소스

질식이 발생할 수있는 두 위치를 통한 독립적 인 최대 흐름이 있습니다. 시스템을 통한 실제 흐름은 더 작은 최대 값에 의해 결정됩니다. 더 큰 흐름을 가질 수있는 질식 된 위치는 더 낮은 흐름이 무엇이든 "조정"됩니다. 압력 조절기는 완전히 개방 될 때까지 가변 크기의 오리피스를 제공하여 시스템을 조정할 수있는 수단을 제공합니다. 압력 강하가 중요한지 확인하기 위해 조절기를 사용하고 있기 때문에 조절기의 면적이 조절기의 흐름과 시스템의 흐름이 일치하도록 조정되는 것 같습니다.

— 바이런 월

고정 오리피스 크기의 경우 압력에 따라 조정이 이루어집니다. 이러한 압력은 임계 압력 강하이므로 난기류로 인해 어느 정도의 압력 손실이 나타납니다. 이 경우 낮은 유속에서 제한 중 하나를 통한 압력 강하가 임계 유량에서 비 임계 유량으로 전환하기에 충분히 낮을 수도 있습니다. 시스템을 통한 최대 유량이 결정되면 시스템의 유량 및 압력 프로파일이 어떻게 발전하는지 고려해야합니다.

— 바이런 월

감사합니다 바이런, 그것은 그것에 대해 훌륭한 생각입니다. 조절기 오리피스는 실제로 압력 강하의 점진적인 프로파일을 가질 수 있습니다! 이 답변을 게시하여 다른 사람이 나중에 참조 할 수 있도록 답변으로 게시하십시오.

— DBTKNL

조절기의 프로파일에 차이가있는 것은 아니지만 (난류로 에너지가 낭비되면서 급격한 압력 강하가 있음), 조절기의 오리피스 영역은 질식 된 (즉, 음파) 속도에서 조정기 오리피스는 시스템의 흐름을 대기로 배출시킵니다. 몇 가지 방정식과 다이어그램이있는 주석 대신 나중에 적절한 답변을 게시 할 것입니다.

— 바이런 월

흐름이 노즐에서만 질식한다는 사실을 어떻게 설명합니까?

흐름이 단일 지점에서만 질식하는 이유를 설명하려면 정상 상태의 시스템에는 단일 흐름 만있을 수 있음을 기억해야합니다. 시스템에 유입되는 모든 유체는 그대로 두어야합니다. 시스템을 통한 단일 유량 만있을 수 있으므로 최대 유량이 발생할 수있는 위치를 고려해야합니다.

다음 방정식은 팽창이 단열 적으로 그리고 인류 학적으로 발생하는 마찰없는 노즐을 통한 흐름을 설명합니다. 이들은 페리의 6-23 페이지에 있습니다. 오리피스를 통한 흐름은 마찰이없는 노즐보다 작기 때문에 오리피스를 통한 실제 흐름은 일반적으로 흐름 계수에 의해 처리됩니다.

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

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

위의 공식에서 는 질식 흐름 상태를 나타내고 조건은 입구입니다. 다른 변수는 다음과 같이 정의됩니다. $^*$ $_0$

$p$ = 압력
$T$ = 온도
$\rho$ = 밀도
$G$ = 질량 속도 (단위 면적당 질량 유량)
$w$ = 질량 유량
$A$ = 노즐 출구 영역
$V, c$ = 출구 속도
$R$ = 가스 상수
$M_w$ = 분자량

하류 압력이 임계 압력보다 작거나 압력 비율이 임계 비율보다 작을 때 질식 된 흐름이 발생합니다. 이것은 방정식 1에 표시되며 초기 질문을 반복합니다. 흐름이 질식된다는 것을 알고 나면 나머지 방정식을 사용할 수 있습니다. 질량 속도 에 대한 방정식을 보면 초크 흐름이 기체 조성 및 입구 조건 의 함수이며 하류 조건을 변경해도 질량 속도에 영향을 미치지 않음을 알 수 있습니다. . 질량 유량 도달하려면 오리피스 영역 도 고려해야합니다 $G^*$ $(k,M_w)$ $(T_0,p_0)$ $w^*$ $A$ . 알려진 변수를 사용하여 어떤 오리피스가 제한 유량을 생성할지 결정할 수 있습니다. 업스트림 조건을 변경하면 다운 스트림 구성 요소가 제한 될 수 있으므로 이는 반복적 인 프로세스가 될 수 있습니다.

입구 압력을 150 bar에서 10 bar로 낮추는 압력 조절기가 있습니다.

압력 조절기가 있으므로 시스템의 동력에 대해 알려줍니다. 압력 조절기는 완전히 개방 될 때까지 공정에 가변 크기의 오리피스를 제공합니다. 완전히 열린 후에는 고정 오리피스 크기처럼 동작합니다. 압력 레귤레이터는 다운 스트림 상태를 유지하도록 조절할 수 있으므로 넓게 열릴 때까지 제한 구성 요소가되지 않습니다.

레귤레이터가 부분적으로 열리면 시스템은 다음과 같은 정상 상태 조건을 설정합니다.

시스템 밖으로의 흐름 (대기)은 시스템을 통한 최대 흐름입니다.
레귤레이터의 위치 (예 : 개방 %)는 노출 된 유동 영역이 배출구와 대기와 정확히 동일한 흐름을 제공하도록하는 것 이 흐름은 해당 초크 지점에서 온도, 상류 압력 및 가스 조성의 함수입니다.

— 바이런 벽
소스

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

압력 강하 비율이 더 작은 것을 의미하지 않습니까?

— idkfa

@idkfa, 그것을 알아 주셔서 감사합니다. 내가 사용하기 때문에 나는 조건을 실수 당하고 pressure drop ratio다음과 critical ratio. 정리하겠습니다.

— 바이런 월