На главную  (The main) Выбор раздела   (Parts) Выбор расчета   (Gas) Карта номограмм  Справочная информация

Расчёт параметров течения газа через дроссельную шайбу

графоаналитический расчет турбулентного дросселя


Дроссель (термин обычно используется при описании течения газообразного рабочего тела), он же - жиклер (обычно - при течении жидкого рабочего тела), он же - турбулентный дроссель, он же (или уже она) - диафрагма, он же (или она) - дроссельная шайба, и, всё таки, она же - деталь с отверстием малого диаметра для пропускания рабочего вещества с требуемым расходом, в которой диаметр дросселирующего отверстия больше или примерно равен протяженности оного (1,5·d > L).
 
Турбулентное течение - это движение вязкой жидкости или газа, при котором происходит перемешивание слоев рабочего тела.

Система номограмм для расчета параметров дроссельной шайбы

Для выбора требуемых параметров турбулентного дросселя используем следующую систему номограмм

Для всех вариантов общими являются следующие диапазоны параметров:
d = 0,2 ... 1,9 мм        P0 = 0,4 ... 35 кгс/см2        Т = 200 ... 2500К


system nom. #1

e = 2...14      RTx10-3=0.2...7.5     G = 0 ... 400 g/s

system nom. #2

e = 2...14      RTx10-3=0.2...7.5     G = 0 ... 90 g/s

system nom. #3

e = 1...9        RTx10-3=0.2...15      G = 0 ... 90 g/s

system nom. #4

e = 1...9        RTx10-3=0.2...17      G = 0.01 ... 50 g/s

system nom. #5

e = 0.5...6.5  RTx10-3=0.2...17      G = 0 ... 45 g/s

system nom. #6

e = 0.5...4.1  RTx10-3=0.6...18      G = 0.005 ... 25 g/s

system nom. #7

e = 0.5...2.5  RTx10-3=0.6...17      G = 0 ... 23 g/s

system nom. #8

e = 0.2...1.8  RTx10-3=0.4...17      G = 0 ... 14 g/s

system nom. #9

e = 0.1...1.3  RTx10-3=0.2...18      G = 0 ... 9 g/s

system nom. #10

e = 0.1...0.5  RTx10-3=0.4...17      G = 0.01 ... 4.5 g/s


     Определяемые параметры при графоаналитическом расчете дроссельной шайбы

Для проведения расчёта задаёмся или предварительно рассчитываем (определяем с помощью других систем номограмм) значения следующих параметров:

k - показатель адиабаты;

Re - число Рейнольдса; 

T - температура газа, К;

R - газовая постоянная, кг/м*кг.

При проведении расчёта задаёмся или определяем:

G - расход газа, г/с;

d - диаметр дроссельного отверстия, мм;

F - площадь проходного сечения дроссельного канала, мм2;

P0 - давление перед дроссельной шайбой;

P1/P0 - отношение давлений до и после дроссельной шайбы;

e - коэффициент расхода.

На вспомогательном графике определения коэффициента расхода на входе в дроссельное отверстие (еin):

F1/F0 - отношение площади отверстия дроссельной шайбы к площади проходного сечения канала перед дроссельной шайбой.

На вспомогательном графике определения коэффициента расхода на выходе из дроссельного отверстия (еout):

F1/F0 - отношение площади отверстия дроссельной шайбы к площади проходного сечения канала после дроссельной шайбы.


     Формулы расчета расхода газа при докритическом и надкритическом течении течении через дросселирующее отверстие дроссельной шайбы


Расход газа для докритического режима течения

G = e · F · P0 · [(2 · g/(R · T)) · (k/(k-1)) · ((P1/P0)2/k - (P1/P0)(k+1)/k]0,5

Расход газа для надкритического режима течения

G = e · F · P0 · [(2 · g/(R · T)) · (k/(k+1)) · (2/(k+1))2/(k-1)]0,5

Критический перепад давления (при котором происходит переход от докритического течения к надкритическому) определяется по формуле:

[P1/P0]cr = [2/(k+1)]k/(k-1)

Для построения системы номограмм данные формулы для нахождения расхода газа были разбиты на следующие комплексы:

C-ex A = e · [2 · g/(R · T) ]0,5

Для докритического режима - C-ex B = [(k/(k-1)) · ((P1/P0)2/k - (P1/P0)(k+1)/k]0,5

Для надкритического режима - C-ex B = [(k/(k+1)) · (2/(k+1))2/(k-1)]0,5

C-ex C = G/(F · P0)

Показатель адиабаты вычисляем по формуле    k = (Cv + R)/ Cv = 1 + (R/Cv)   или выбираем по таблице

Таблица - Число степеней свободы и значения показателя адиабаты различных газов

Газ

Число степеней свободы

Показатель адиабаты

Гелий

3

1,66

Аргон

3

1,667

Окись углерода

5

1,401

Кислород

5

1,398

Водород

5

1,408

Азот

5

1,41

Водяной пар

6

1,33

Углекислый газ

6

1,305

Аммиак

6

1,313

Метан

6

1,315

 

Краткое описание системы номограмм для проведения графоаналитического расчета параметров дроссельной шайбы

     Основная система номограмм состоит из четырёх номограмм. Номограммы 1 и 2 имеют дополнительные системы номограмм, состоящие из трёх номограмм. Для первой номограммы - это определение коэффициента расхода е (ось Y), представляющего собой сумму коэффициентов расхода на входе и выходе дроссельной шайбы, которые в свою очередь зависят от отношения площадей и числа Рейнольдса (10<Re<104). Также для первого графика используется дополнительная номограмма для определения произведения RT (газовой постоянной на температуру газа в К).

     Для второй номограммы дополнительная система номограмм применяется для определения комплекса C-ex B. Данный комплекс рассчитывается по разным формулам для докритического и надкритического режима течения. Зная значение коэффициента адиабаты k, по нижнему графику дополнительной системы номограмм определяем критический перепад давления для данной шайбы. Если выбранный нами перепад давления на шайбе меньше [P1/P0]cr, значит течение надкритическое и комплекс C-ex B определяется по правому вспомогательному графику и зависит только от k. Если выбранный нами перепад больше [P1/P0]cr, то течение докритическое и C-ex B определяется по левой номограмме и зависит уже от k и P1/P0.


Тема раздела: расчет дроссельной шайбы (турбулентного дросселя).

Расчет протяженного дросселя - капилляра (ламинарного дросселя) приведен на страничке "Расчёт характеристик дросселирующего канала, выполненного в форме змеевика".



Источники:

Е.З.Рабинович "Гидравлика", ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ" и др.

 

Web-сайт  "ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ"                  Контактная информация (e-mail): nomogramka@gmail.com

Copyright © 2005-2022 г. Все права защищены.