Коэффициент сжимаемости газа

[Askold 0]

Уважаемый г-н takedo,

Вы пишите, что FloWorks считает с точностью более 10%! Не могу с этим согласиться в полном объеме. Так как эта великая погрешность возникает при достаточно больших давлениях газа (как у Вас, например, 70атм).

метан при P=7.5 Мпа Т=293,15 К- частный случай, для которого и указана погрешность >10% (Кстати, при таком давлении производят транспорт природного газа по магистралям). Но она не является максимальной ни для метана (скажем, при том же давлении P=7.5 Мпа, но T=248.15K- коэффициент сжимаемости K=0.73, а это уже >25%), ни для других газов. Например, если вы будете считать пропан, то К=0.88 будет уже при Т=293,15 К и P=0.6 Мпа, а 6 атм не есть большое давление. Я бы привел графики K(P,T) для разных газов (видимо, надо попросить Модератора-Куратора открыть мне такую возможность) и Вы бы со мной согласились, что учитывать сжимаемость газа надо не в таких уж и придельных случаях!

Честно говоря, я не уверен, что в других CFD, таких как CFX, FLUENT, Star-CD учитывается реальность газов в явном виде (имею ввиду, что там заданы параметры таблично как функция от давления и температуры, включая теплоемкости). Но! Есть такой продукт как HYSYS из которого можно взять все эти параметры исходя из состава газа. Таким образом, имея свойства газа, полученные из HYSYS, вполне можно все считать как во FloWorks, FlowVision и т.д. Придется попотеть конечно...

HYSYS- что за "зверь" такой (признаюсь- не слышал )? Буду очень признателен, если дадите ссылочку, где его можно "посмотреть".

С уважением, Askold.

[takedo 1]

можно поискать в поисковике, во - первых. <noindex>http://www.aspentech.ru/RU/products/eng/hysys/</noindex> - во-вторых.

Только дорогой он, 30-100 тыс. у.е года за три. Но есть организации(не моя), которые им владеют и могут поделиться информацией по свойствам газа - если надо официально считать, и от 200 рублей до 300$ на рынке...

[Balakin V.V. 0]

Уважекмый г-н Askold,

как я Вас правильно понял, Вам необходимо посчитать "сужающие устройство (СУ) при известном перепаде". Смею предположить, что СУ находится в трубе с давлением 70 атм. Не думаю, что в СУ газ разгоняется до трансзвуковых скоростей. Поэтому можно смело задавать свойства газа как я Вам посоветовал, и считать в FloWorks какой расход получится и определить все интересующие Вас параметры СУ. Обычно в гидравлике результаты представляют в виде безразмерного коэффициента потерь. Не думаю, что расчёт по модели идеального газа даст большую ошибку. Кстати, насколько изменяется плотность газа в горловине СУ от плотности на входе в СУ?

Как Вы правильно заметили, в этой задаче много и других тонкостей:

например радиус скругления входной кромки СУ, от величины которого коэффициент потерь в СУ может согласно Идельчику изменяться в разы. Советую Вам во FloWorks в этом месте поставить локальные настройки для хорошего разрешения сеткой исходной геометрии.

Смею дать Вам ещё один совет: FloWorks как и иные CFD пакеты следует использовать как инструмент для помощи в конструировнии и оптимизации конструкций, но не как калибровочный инструмент для настройки расходомеров

Балакин В.В.

[Askold 0]

Уважаемый г-н takedo, спасибо!

Набрал в поисковике, нашел, почитал. HYSYS- любопытная (специфичная) вещица. Наткнулся, благодаря вам, на одну очень любопытную ссылку, скачал статьи, как говорится, в "тему". (Если кому любопытно:<noindex>сайт научно-технической фирмы "Термогаз" - честно, не реклама.</noindex> Приведены различные модификации кубических уравнений ван–дер-ваальсового типа и их сравнительный анализ.)

Спасибо!

[takedo 1]

очень рад за Вас!

[Askold 0]

Уважаемый г-н Балакин В.В , спасибо, что не забыли про "тему"!

как я Вас правильно понял, Вам необходимо посчитать "сужающие устройство (СУ) при известном перепаде". Смею предположить, что СУ находится в трубе с давлением 70 атм. Не думаю, что в СУ газ разгоняется до трансзвуковых скоростей.

Данное устройство я назвал СУ "условно", что и дало вам обоснованный повод предположить, что речь идет о расходомере. На самом деле, функциональное назначение устройства (управление расходом) позволяет его характеризовать, как by-pass (далее- устройство). Возможны такие перепады давления на устройстве, что скорость истечения газа достигает 0.5 от "критики". (Но Вы правы - это придельный режим).

Поэтому можно смело задавать свойства газа как я Вам посоветовал, и считать в FloWorks какой расход получится и определить все интересующие Вас параметры СУ. Обычно в гидравлике результаты представляют в виде безразмерного коэффициента потерь. Не думаю, что расчёт по модели идеального газа даст большую ошибку. Кстати, насколько изменяется плотность газа в горловине СУ от плотности на входе в СУ?

Я воспользовался Вашим советом корректировки молярной массы "среды". Спасибо, еще раз! Плотность увеличилась на 12%, расход- на 6,5%, скорость MAX уппала на 20%. Плотность в горловине (не СУ, но "горловина" есть) падает по отношению ко входу на 2% (при заданном P, T). А теперь прикиньте, учитывая нелинейную зависимость (расход~[2*перепад*плотность]^0.5*площадь сечения) расхода от перепада, как будут меняться эти «цифиры». Легко? Не очень, ИМХО.

Смею дать Вам ещё один совет: FloWorks как и иные CFD пакеты следует использовать как инструмент для помощи в конструировнии и оптимизации конструкций, но не как калибровочный инструмент для настройки расходомеров 

А я, вот, с Вами - Соглашусь! Калибровкой я заниматься и не думал. Думал прикинуть диапазон режимов истечения и проверить коллегу- оппонента (маститый газодинамик , двигатели конструировал «непоршневые»), который считал на «калькуляторе».

И вообще, если даже в моем конкретном случае принять, что модель идеального газа и «работает», то, согласитесь, что полезно знать об ограничениях применения такого УС.

[Balakin V.V. 0]

Для расчёта состава и свойств различных смесей, в том числе и углеводородных, рекомендую пользоваться также программой ASTRA, которая довольно широко распостранена и имеет хорошее качество, я имею в виду эмпирические данные, заложенные в её базу данных (разработка МВТУ им. Баумана, проф. Трусов).

В.В.Балакин

[Askold 0]

Уважаемый г-н Балакин В.В,

буду очень признателен, если дадите ссылочку, где можно "посмотреть" про ASTRA (поисковики все Opel предлагают).

Спасибо!

[Balakin V.V. 0]

Уважаемый г-н Askold,

Лучше обратиться непосредственно к Борису Георгиевичу Трусову - <noindex>http://people.bmstu.ru/18.htm</noindex> (я думаю телефон Вам дадут в справочной МВТУ <noindex>http://www.bmstu.ru/</noindex> - он там зав. кафедрой). Ломаные версии программы гуляют широко, но часто глючат. Насколько мне известно, в России АСТРА стоит ну совсем недорого.

Балакин В.В.

[Askold 0]

Уважаемый г-н Балакин В.В,

Спасибо!!!

[antonk 0]

Уважаемый г-н Askold,

Я всего лишь хотел сказать, что построение правильного уравнения состояния реального газа (даже, как вы считаете, однокомпонентного) - довольно сложная задача, которая может быть решена только экспертом и только в частном случае. Все это есть аппроксимация с разной точностью.

Напрасно было бы думать, что задавая только аппроксимацию плотности каким-либо способом, получится правильная модель. Необходимо также задать и модель термодинамики, т.е., в терминах CFD, теплоемкость, теплопроводность, вязкость и т.д. (или, например, потенциалы Гиббса, Ленарда-Джонса, и.т.д.)

Ряд программ, например Fluent, имеют инструментарий для задания (таблично или полиномом или с помощью т.н. User Defined Functions) таких свойств. Чтобы получить правильные результаты, необходимо задавать весь набор. (см. описание, которое доступно в интернете). А по-другому реальный газ не получится.

Под описаниями я имею в виду пользовательскую документацию (коммерческих продуктов), которая часто бывает выложена в открытом доступе в сетях разных университетах. Пользуйтесь поисковиками и FTP.

Что касается программ типа АСТРА, то можете заглянуть также на сайт ИВТАНТЕРМО: <noindex>http://www.ihed.ras.ru/napr1.shtml</noindex>

Это первоисточник данных, заложенных в АСТРА.

И ненадо заносить в FloWorks все методики, просто, дайте мне газ реальный, а- не идеальный (и я бы 100 лет не знал, что такое коэффициент сжимаемости газа  ).

А в каком виде? Просто выбором вещества? Да этих веществ миллионы. Есть также несколько десятков видов представления уравнений состояния. Как правило, нужно иметь нечто большее чем просто название или химическая формула вещества.

Если эту работу кто-то сделает за вас, это будет стоить, ну... в несколько десятков раз дороже.

Если вы ступаете на этот путь, придется узнать кое-что покруче коэффициента сжимаемости.

Вопрос: Вы действительно после этого желаете обсудить точность "решения" многокомпонентных реальных газов?

Ответ: Судя по всему, вы хотите другую, но тоже неправильную модель.

Какой смысл вставлять её в программу?

[takedo 1]

Уважаемый г. Askold!

Мне принесли таки ГОСТы. Очень оказывается полезная и интересная штука. Спасибо. Без Вас никогда бы до них руки не дошли!

[Askold 0]

Здравствуйте уважаемый г-н ANTONK.

Я всего лишь хотел сказать, что построение правильного уравнения состояния реального газа (даже, как вы считаете, однокомпонентного) - довольно сложная задача, которая может быть решена только экспертом и только в частном случае. Все это есть аппроксимация с разной точностью.

Согласитесь, о "физике" (природе) всякого реального "явления" мы можем иметь только представление! Представление мы называем "правильным", если оно позволяет построить модель "явления", которая, в свою очередь, при заданных ограничениях, дает описание последнего с приемлемой точностью.

Именно поэтому, существуют и применяются (успешно) имперические "законы".

В противном случае, всякая задача «сваливалась» бы в область квантовой динамики, ядерной физики, теории волновых процессов и т.д. (список неполный). Что касается построения правильного уравнения состояния реального газа, то правильных УС много. Они все разные и все правильные при своих ограничениях (допустимые диапазоны параметров, погрешность и т.д.). К чему я все это говорю, да ктому, что я с Вами согласен- все это аппроксимации (приближения) к действительности. Я только обратил внимание "общественности", что FloWorks пользует модель идеального газа (ур-е Менделеева-Клайперона), которая дает высокие погрешности (показал на реальном примере) для вполне обычных параметров.

Напрасно было бы думать, что задавая только аппроксимацию плотности каким-либо способом, получится правильная модель. Необходимо также задать и модель термодинамики, т.е., в терминах CFD, теплоемкость, теплопроводность, вязкость и т.д. (или, например, потенциалы Гиббса, Ленарда-Джонса, и.т.д.)

Согласен!!! Но... разве, в FloWorks «модель термодинамики» не задана? Думаю - задана. Вопрос адекватности обсуждать не берусь. Если можете показать «работу» модели на конкретном примере- буду очень рад! Я, вообще, под УС понимал впоне определенную материальную связь- связь давления и плотности. Заметьте, Я не утверждаю, что названные Вами параметры в УС входить не должны!

(Более того, мою задачу трудно принять за расчет теплопереноса, поскольку, имею малые градиенты температуры, и последняя близка к стандартным условиям.)

Ряд программ, например Fluent, имеют инструментарий для задания (таблично или полиномом или с помощью т.н. User Defined Functions) таких свойств. Чтобы получить правильные результаты, необходимо задавать весь набор. (см. описание, которое доступно в интернете). А по-другому реальный газ не получится.

И FloWorks такую возможность дает, но задание параметров и их связь- вещи разные!

Имею подозрение, что работаете во Fluent-е. Будьте добры, сообщите, какое УС в оном используется по умолчанию. Если не трудно, поставьте считать у себя выше приведенный пример- очень интересно сравнить.

Что касается программ типа АСТРА, то можете заглянуть также на сайт ИВТАНТЕРМО: <noindex>http://www.ihed.ras.ru/napr1.shtml</noindex>

Это первоисточник данных, заложенных в АСТРА.

Спасибо! Интересно!!!

QUOTE

И ненадо заносить в FloWorks все методики, просто, дайте мне газ реальный, а- не идеальный (и я бы 100 лет не знал, что такое коэффициент сжимаемости газа  ).

А в каком виде? Просто выбором вещества? Да этих веществ миллионы. Есть также несколько десятков видов представления уравнений состояния. Как правило, нужно иметь нечто большее чем просто название или химическая формула вещества.

Да, просто выбором вещества. Ну не надо миллионы- пусть только те, которые в базе стандартных сред. Для остальных - «инструменты» определения. Разговор о коэффициенте сжимаемости газа был возбужден, поскольку Я посчитал, что наиболее простая для реализации модель- ур-е Менделеева-Клайперона с поправочным коэффициентом. А так, глаза бы мои его не видели!!!

QUOTE

Вопрос: Вы действительно после этого желаете обсудить точность "решения" многокомпонентных реальных газов?

Ответ: Судя по всему, вы хотите другую, но тоже неправильную модель.

Какой смысл вставлять её в программу?

Свое представление о «правильности» я изложил Выше.

С уважением, Askold.

[Askold 0]

от Вас- мне: May 11 2004, 13:31

очень рад за Вас! 

Такая же Фигня