Вычисление пропускной способности (расхода)

[vonabirg 0]

Всем привет! 

Решаю сейчас следующую задачу: есть сетевой газовый редуктор, у которого производителем заявлена пропускная способность 150 м3/ч. Нужно получить подтверждение этому с помощью методов Solidworks Flow Simulation.

Здесь возникает вопрос №1: как правильно это сделать?

Опишу, как пытаюсь это сделать я. По ГОСТ 13861 нахожу, что данный редуктор должен обеспечивать максимальную пропускную способность (150 м3/ч) при наибольшем рабочем давлении (в данному случае 6 бар) и наименьшем входном давлении (в данном случае 10 бар). Создаю заглушки на входном и выходном патрубках редуктора, устанавливаю соответствующие граничные условия через "Полное давление". Серое тело в самом центре редуктора исключено из расчёта, создал его только чтобы посмотреть расход на его поверхностях. Сетку не трогаю, оставляю автоматической, но ставлю максимальный уровень (уровень 7).

Запускаю расчёт, получаю результат. На выходной заглушке смотрю поверхностные параметры: массовый и объемный расходы и скорость. Теперь самое интересное. Если верить солиду, объемный расход получается 95 м3/ч. Если посчитать его через скорость, которую показывает солид, и площадь сечения - получаем 174 м3/ч. Если же перевести массовый расход в объемный с учетом среды (газообразный кислород при t=21°C) - получается 499 м3/ч.

Вопрос №2: каким же результатам верить? Что я делаю не так?

Всем заранее спасибо, уже замучился голову ломать.

 

 

[Борман 2 375]

1 час назад, vonabirg сказал:

пропускную способность (150 м3/ч)

Обычно этот термин не нужно воспринимать буквально.  Смысл у него понятнен только для условий испытаний :)

 

Пропускная способность задвижек, вентилей, регулирующих клапанов и другой арматуры характеризуется коэффициентом пропускной способности Kv Данный коэффициент обязательно указывается заводом производителем в технических характеристиках и определен по расходу среды м3/час, плотностью 1000 кг/м3, температуре 15 С и перепаде давления 1 Бар.

https://yandex.ru/search/?text=пропускная способность Kv&&lr=47

 

Это был раз, а два...

1 час назад, vonabirg сказал:

редуктор должен обеспечивать максимальную пропускную способность (...) при наибольшем рабочем давлении (в данному случае 6 бар) и наименьшем входном давлении (в данном случае 10 бар)

Скорее всего это два независимых условия.  И ваш редуктор должен удовлетворять каждому. Это не один режим, а два разных, две крайности, так сказать..

 

Ну а по солиду ваще ХЗ.

[an_rushin 128]

думаю, решение далеко от сошедшегося, заключаю из многих факторов. вы можете подцепить CAD в формате STEP, Parasolid или еще что-то?

 

[vonabirg 0]

14 часов назад, Борман сказал:

Скорее всего это два независимых условия.

Хм, мысль интересная. Но как же точно понять, одновременно они должны выполняться или раздельно? Может я стал неправильно воспринимать русский язык? Посмотрите пожалуйста ГОСТ 13861 пункт 2.5. Держа в голове своё восприятие и Вашу идею я не нахожу никакой возможности точно определить суть написанного в ГОСТе. Но ведь не значит же это, что каждый может трактовать как вздумается?

 

А по поводу Kv да, я в курсе этого показателя. Но опять же. Допустим, я хочу сделать некий новый редуктор, проектирую его, и мне нужно спрогнозировать его Kv до начала производства. Как это правильно сделать в солиде? Выставить перепад давлений в один бар - понятно. Указать воду в качестве среды - понятно. Температура 15°С - понятно. А в каком конкретно сечении смотреть расход? В дросселирующем сечении (т.е. наименьшем) или же в выходном патрубке? Хотя, кажется, по идее они должны быть одинаковы?.. Поправьте, если ошибаюсь

[vonabirg 0]

12 часов назад, an_rushin сказал:

думаю, решение далеко от сошедшегося, заключаю из многих факторов. вы можете подцепить CAD в формате STEP, Parasolid или еще что-то?

 

 

Яндекс Диск с моделью редуктора в парасолиде

 

Расскажите пожалуйста хотя бы немного о тех факторах, которые заставляют Вас думать о неправильности решения? Не хотелось бы повторять те же ошибки в будущем

[Борман 2 375]

22 минуты назад, vonabirg сказал:

Хм, мысль интересная. Но как же точно понять, одновременно они должны выполняться или раздельно? Может я стал неправильно воспринимать русский язык? Посмотрите пожалуйста ГОСТ 13861 пункт 2.5. Держа в голове своё восприятие и Вашу идею я не нахожу никакой возможности точно определить суть написанного в ГОСТе. Но ведь не значит же это, что каждый может трактовать как вздумается?

Почитал, ну я вроде правильно думаю.

 

Вот общие формулы...

http://ldmvalves.ru/Proektirovschikam/Reguliruyuschaya_armatura_LDM/images/2.7.2.Sootnosheniya_IEC.PNG

 

По самой первой формуле смотрим на знаменатель -  dP*P2

при "наибольшем рабочем" - P2=max, dP = max

при "наименьшем входном" - P2 = min,  dP = min

Вот вам две крайности.

 

30 минут назад, vonabirg сказал:

А по поводу Kv да, я в курсе этого показателя. Но опять же. Допустим, я хочу сделать некий новый редуктор, проектирую его, и мне нужно спрогнозировать его Kv до начала производства. Как это правильно сделать в солиде? Выставить перепад давлений в один бар - понятно. Указать воду в качестве среды - понятно. Температура 15°С - понятно. А в каком конкретно сечении смотреть расход? В дросселирующем сечении (т.е. наименьшем) или же в выходном патрубке? Хотя, кажется, по идее они должны быть одинаковы?.. Поправьте, если ошибаюсь

ХЗ. Редуктор он же в первую очередь роняет давление, а не расход обеспечивает.

Задайте на входе давление и расход, и смотрите какое давление получается на выходе.

[Кварк 126]

Цитата

 Редукторы должны обеспечивать наибольшую пропускную способность  при наибольшем рабочем давлении   (табл.1) и наименьшем входном давлении .

Я бы читал тут как математик, это и соответствует больше жизни: при любом, самом худшим раскладе должен быть обеспечен заявленный расход. 

Изменено 10 апреля 2021 пользователем Кварк

[vonabirg 0]

37 минут назад, Кварк сказал:

Я бы читал тут как математик, это и соответствует больше жизни: при любом, самом худшим раскладе должен быть обеспечен заявленный расход. 

Я тоже к этому склоняюсь. Но если учитывать формулы, которые привел @Борман , то получается, что при докритическом режиме чем больше перепад давления, тем меньше расход Kv. В таком случае "наибольшее рабочее давление и наименьшее входное" - это наиболее благоприятный режим работы редуктора, и при изменении давлений будет увеличиваться dP, и уменьшаться пропускная способность. 

Это странно, неожиданно. Интересно было бы посмотреть вывод этой формулы. 

[Борман 2 375]

@vonabirg

Если читать ваш ГОСТ, то самый тяжелый режим будет при перепаде с P3 на Р2.

А формулы типа этих из ГОСТ 16443-70 "Устройства исполнительные. Методы расчета пропускной способности, выбора условного прохода и пропускной характеристики".

Давно по нему считаю. Может по вашей темем какой то другой ГОСТ есть.

[karachun 2 038]

@vonabirg Задам очевидный вопрос по самому моделированию. В редукторе давление газа (воздух, пар, природный газ) снижается и его плотность сильно изменяется. Вы это учли у себя в расчете, вы использовали модель идеального газа? Или задали постоянную плотность?

[vonabirg 0]

1 час назад, karachun сказал:

@vonabirg Задам очевидный вопрос по самому моделированию. В редукторе давление газа (воздух, пар, природный газ) снижается и его плотность сильно изменяется. Вы это учли у себя в расчете, вы использовали модель идеального газа? Или задали постоянную плотность?

Всё очевидное - не очевидно)

Я в мастере проекта просто выбрал среду - газообразный кислород. Никаких галочек вроде идеального газа не припомню. Укажите пожалуйста, если что-то нужно где-то отметить. За это я не в курсе, к сожалению

2 часа назад, Борман сказал:

@vonabirg

Если читать ваш ГОСТ, то самый тяжелый режим будет при перепаде с P3 на Р2.

А формулы типа этих из ГОСТ 16443-70 "Устройства исполнительные. Методы расчета пропускной способности, выбора условного прохода и пропускной характеристики".

Давно по нему считаю. Может по вашей темем какой то другой ГОСТ есть.

Спасибо! Изучу приведенный Вами ГОСТ. В том то и проблема, что касательно газовых редукторов я не сумел найти никаких методик расчёта пропускной способности. Не говорю что их нет, может это я плохо искал... Но уже несколько недель с переменной интенсивностью пытаюсь разобраться. И всё никак, увы(

Встретить бы человека, который имеет опыт в проектировании подобных изделий..

[Кварк 126]

38 минут назад, vonabirg сказал:

. 

 

Изменено 10 апреля 2021 пользователем Кварк

[karachun 2 038]

3 часа назад, vonabirg сказал:

Укажите пожалуйста, если что-то нужно где-то отметить.

Скажу честно - где это находится в солиде я не знаю.

Поищите в справке солида, поищите по фразам "идеальный газ" или "Ideal Gas". Или почитайте о той опции что вы выбрали, в справке должно быть написано за что она отвечает.

Чтобы учесть сжимаемость среды подойдут модели идеального или реального газа. Модели идеального газа будет достаточно, но если ее не будет то можно использовать и модель реального газа.

 

3 часа назад, vonabirg сказал:

Всё очевидное - не очевидно)

А ведь мы все проходили уравнение Менделеева — Клапейрона в десятом классе, на уроках физики. А может быть даже раньше.

[Кварк 126]

16 минут назад, karachun сказал:

Поищите в справке солида, поищите по фразам "идеальный газ" или "Ideal Gas". Или почитайте о той опции что вы выбрали, в справке должно быть написано за что она отвечает.

Чтобы учесть сжимаемость среды подойдут модели идеального или реального газа. Модели идеального газа будет достаточно, но если ее не будет то можно использовать и модель реального газа.

А то, что у него объемный расход больше на выходе, не говорит о том, что сжимаемость учитывается?

[an_rushin 128]

9 hours ago, vonabirg said:

 

Яндекс Диск с моделью редуктора в парасолиде

 

Расскажите пожалуйста хотя бы немного о тех факторах, которые заставляют Вас думать о неправильности решения? Не хотелось бы повторять те же ошибки в будущем

Спасибо. Вы не могли бы ещё раз выписать Parasolid, заменив все имена в геометрии на латиницу? Имею ввиду, всякие "заглушки" и т.д. иначе не могу зачитать. Решу задачу в "текучем" или в старе. Посмотрим, что получится. 

[karachun 2 038]

@Кварк Да, скорее всего учет сжимаемости заработал.

[vonabirg 0]

10.04.2021 в 19:42, an_rushin сказал:

Спасибо. Вы не могли бы ещё раз выписать Parasolid, заменив все имена в геометрии на латиницу? Имею ввиду, всякие "заглушки" и т.д. иначе не могу зачитать. Решу задачу в "текучем" или в старе. Посмотрим, что получится. 

Новая ссылка на яндекс диск с моделью в парасолиде. На этот раз заменил все имена в модели на цифры. Что значит "решу в текучем или в старе"? Это какие-то программы другие?

[karachun 2 038]

@vonabirg

текучий - Ansys Fluent

стар - Star-CCM+

[an_rushin 128]

мне задание начинает нравиться, однако хотелось бы еще раз уточнить граничные условия, потому что не уверен, что точно их понимаю из первого сообщения.
вы не могли бы составить таблицу, где будут фигурировать все известные величины?

---

medium:
oxigen?

----------------------------------------------------------------
inlet:
massflow?
pressure? (total, static)
temperature?

----------------------------------------------------------------
outlet:
pressure? (total, static)
temperature?

----------------------------------------------------------------
как-то так. без лишних слов, компактно и конкретно.
спасибо.

 

 

пока что получается что-то такое, но я не уверен, что это похоже на правду:

 

[vonabirg 0]

2 часа назад, an_rushin сказал:

вы не могли бы составить таблицу

Здравствуйте! Данные для задачи следующие:

• Среда: газообразный кислород
• Температура окружающей среды (а значит и на входе в редуктор): 20°С 
• Давление на входе: 10 бар
• Давление на выходе: 6 бар
• Заявленная производителем пропускная способность: 150 куб.м/ч

В результате решения необходимо получить подтверждение заявленной пропускной способности. Если при заданных параметрах она окажется иной, тогда нужно поиграться со входных и выходными давлениями, чтобы определить при каких параметрах давления выполняется заявленная пропускная способность. Диапазон давлений на выходе: от 10 до 25 бар. Диапазон давлений на выходе: от 1 до 6 бар.

 

Почему не уверены, что полученные результаты похожи на правду?

 

Спасибо Вам большое за помощь!