एक दबाव से दूसरे में जाने वाली भाप के प्रवाह की दर


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एक कॉफी मशीन में एक बंद स्टीम बॉयलर लगभग 124 ° C पर रहता है, 1.2 बार्ग पर भाप और पानी अंदर। जब एक भाप वाल्व खोला जाता है, तो भाप दूध में डाली जाने वाली भाप की छड़ी के माध्यम से बाहर निकलती है, इसे गर्म करती है।

मैं जो निर्धारित करने की कोशिश कर रहा हूं, वह स्टीम की प्रवाह दर है, लेकिन मैं जो स्टीम बॉयलरों की सभी थर्मोडायनामिक जानकारी पा रहा हूं, वह औद्योगिक स्थितियों के लिए है और थर्मोडायनामिक्स की मेरी बहुत बुनियादी समझ के लिए बहुत जटिल है।

मैं बॉयलर से किसी भी आगे हीटिंग की अवहेलना कर रहा हूं जब वाल्व खुला है और मैं असीमित पूर्व-उत्पन्न भाप के साथ एक असीम रूप से बड़ा बॉयलर मान रहा हूं

मुझे लगता है कि स्टीम ट्यूब पार अनुभागीय क्षेत्र महत्वपूर्ण है, क्योंकि नुकसान के लिए ट्यूब की लंबाई और प्रकार होगा। क्या कोई मुझे सही रास्ते पर डाल सकता है जहाँ तक सूत्र जाते हैं।

जवाबों:


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आप उपयोग कर सकते हैं हेगन-Poiseuille एक दबाव ढाल के परिणामस्वरूप प्रवाह दर निर्धारित करने के लिए समीकरण। इस समीकरण का उपयोग करने में एक चेतावनी यह है कि प्रवाह को लामिना होना चाहिए, अर्थात जड़त्वीय प्रभावों की उपेक्षा की जा सकती है।

इसका उपयोग सबसे अच्छे रूप में किया जाता है: $$ Q = \ frac {1} {128} \ frac {\ pi d ^ 4} {\ mu} \ frac {\ Delta P} {L} $$ जिससे आप देख सकते हैं कि वॉल्यूमेट्रिक फ्लो रेट $ Q $ क्रॉस अनुभागीय क्षेत्र पर निर्भर है (वास्तव में) ट्यूब व्यास $ d $ के माध्यम से, ट्यूब की लंबाई $ L $ और दबाव $ \ Delta P $ के साथ लागू होता है। नली। इसके अलावा, चिपचिपाहट $ \ mu $ के माध्यम से तरल पदार्थ का प्रकार महत्वपूर्ण है; एक अधिक दबाव वाले द्रव को एक ही दबाव ढाल पर ट्यूब के माध्यम से बल देना अधिक कठिन होगा।

यह समीकरण पहले से ही ट्यूब की दीवारों (इसलिए आवश्यक दबाव ड्रॉप) पर घर्षण नुकसान के लिए खाता है, लेकिन यह ट्यूबिंग या टयूबिंग के प्रकार में किसी भी मोड़ को ध्यान में नहीं रखता है। हालाँकि, मैं उनके प्रभाव को नगण्य मानने की अपेक्षा करता हूं, जब तक कि अधिकांश ट्यूबिंग सीधी और खुरदरी न हो जाए, ताकि नो-स्लिप की स्थिति का उपयोग करने की अनुमति दी जा सके, लेकिन प्रवाह अस्थिरता को प्रेरित करने के लिए इतना नहीं।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, आपके पास जानकारी से प्रवाह दर निर्धारित करने के बाद, आपको यह जांचना होगा कि प्रवाह वास्तव में लामिना है। यदि समीकरण का उपयोग नहीं किया जा सकता है। आप रेनॉल्ड्स संख्या की गणना करके ऐसा कर सकते हैं:

$$ \ mathrm {Re} = \ frac {\ _ rho vd} {\ mu} \ लगभग \ frac {\ rho Q} {\ mu d} & lt; 1 $ $;

जब तक उपरोक्त स्थिति रखती है आप ठीक हैं। यदि नहीं, तो दृष्टिकोण ने सुझाव दिया है @idkfa सबसे अच्छा उपयोग किया जाता है।


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आपने कहा कि आपके द्वारा समझी गई अधिकांश चीजें आपकी बुनियादी समझ के लिए बहुत जटिल हैं, क्या यह मान लेना सुरक्षित है कि आप जो उत्तर चाह रहे हैं वह एक शिक्षित अनुमान हो सकता है? अगर ऐसा है तो मैं बर्नौली जाऊंगा

$$ g z_1 + \ frac {c_1 ^ 2} {2} = g z_2 + \ frac {c_2 ^ 2} {2} + \ int_1 ^ 2 \ frac {dp} {\ varrho} $$

मान लीजिए कि ऊधम अवस्था में परिवर्तन होता है। इसके अलावा $ c_1 = 0 $ मान लें यदि आप कहते हैं कि आप बॉयलर को असीम रूप से बड़ा मानते हैं। भाप के गुणों को पुस्तकों या ऑनलाइन तालिकाओं के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

अंत में आपको ट्यूब की उल्लिखित ज्यामिति की आवश्यकता है।

अधिक जानकारी के लिए इंस्टेंट्री फॉर्म का उपयोग करें और यदि आप चाहें तो घर्षण नुकसान जोड़ें। मैं व्यक्तिगत रूप से इसकी उपेक्षा करूंगा।


हां, बस यह देखने के लिए बॉल पार्क होना चाहिए कि क्या एक अवधारणा आगे की खोज के लायक है।
jontyc

यहां एकीकरण क्यों है?
Algo

@algo मैं भाप को एक संपीड़ित तरल पदार्थ के रूप में मानता हूं इसलिए आपको घनत्व को एकीकृत करने की आवश्यकता है क्योंकि यह स्थिर नहीं है। लेकिन मुझे जागरूक करने के लिए $ p $ धन्यवाद के बजाय $ dp $ होना चाहिए।
idkfa

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मैं Hagen-Poiseuille समीकरण का उपयोग करने की सलाह नहीं देता हूं क्योंकि दिए गए दबाव अंतर से प्रवाह संभवतः सबसे अशांत है। और चूंकि प्रवाह दर मुख्य रूप से बॉयलर और वैंड आउटलेट (परिवेश कहते हैं) के बीच दबाव अंतर से नियंत्रित होगी, मुझे लगता है कि @idkfa का उत्तर पर्याप्त है।

लेकिन, यदि आपके पास ऐसी स्थिति है जहां पाइप की लंबाई / घर्षण हानि का महत्व है, तो आप Unwin-Babcock समीकरण का उपयोग कर सकते हैं जो भाप के लिए लागू होने वाले डार्सी-वेस्बैक समीकरण का विस्तार है:

$$ \ Delta P = \ frac {0.0001306 \ _, QL} {d ^ 3 \ rho _ {भाप}} (1 + \ frac {3.6} {d}) $$

जहाँ $ \ Delta P $ psi में दबाव गिरता है, $ Q $ वॉल्यूमेट्रिक फ्लो रेट है, $ L $ पाइप की लंबाई है, $ d $ पाइप का व्यास है और $ \ rho _ {स्टीम} $ पहिया का घनत्व है भाप। हालांकि, समीकरण हमेशा भाप प्रवाह के सभी मामलों के लिए सटीक परिणाम देने की गारंटी नहीं है, इसलिए आपको मूडी चार्ट का उपयोग करना चाहिए (इसे दबाव ड्रॉप परिणाम के न्यायाधीश के रूप में ऊपरी हाथ देकर)।


इनलेट या आउटलेट पर भाप का घनत्व?
Salomon Turgman

उफ़। कोई बात नहीं। आउटलेट, आउटलेट घनत्व पर प्रवाह दर के लिए। इनलेट, इनलेट घनत्व के लिए।
Salomon Turgman

@sturgman खैर, चूंकि प्रवाह माना जाता है कि इज़ोटेर्मल (इंसुलेटेड स्टीम डिस्ट्रीब्यूशन पाइप के लिए जहां समीकरण मूल रूप से लागू है) घनत्व में अंतर इनलेट और आउटलेट के बीच महत्वपूर्ण नहीं होगा, इसलिए यह कोई फर्क नहीं पड़ता (या आप एक औसत का उपयोग कर सकते हैं) मूल्य)।
Algo
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