مقاله تاسیسات لوله و خط لوله

دانلود مقاله تاسیسات لوله و خط لوله

افت فشار خط لوله

معادله ۶۰۱۵ برای تمام جریان های گاز – ذره در لوله استفاده می شود. بنابراین جهت یافتن یک معادله ویژه ی انتقال فاز دقیق باید عبارت مناسبی برای ترم های ۳ (اصطکاک دیواره گاز) و ۴‌ (اصطکاک دیواره و جامد) پیدا کنیم.

در فاز دقیق معمولاً اصطکاک دیواره و گاز مستقل از جامد و بدون حضور جامد فرض می شود. بنابراین ضریب اصطکاک همان ضریب اصطکاک مربوط به گاز است (ضریب اصطکاک را fanning در نظر می گیریم- به یک مسئله حل شده نیوماتیک فاز رقیق توجه کنید).

شیوه های مختلف تخمین اصطکاک دیواره و جامد در مقالات علمی موجود می باشند. در اینجا ما به بررسی دو رابطه ی اصلاح شده ی

–  konno و saito (1969)  جهت تخمین افت فشار ناشی از اصطکاک لوله و جامد در انتقال عمودی   و

–  رابطه ی (۱۹۵۳)Ainkle جهت تخمین این افت فشار در انتقال افقی می پردازیم.

در انتقال عمودی (Konno & Siato, 1969) داریم:

و برای انتقال افقی:

یا

که

و (Hinkle , 1953)

که CD شریب دراگ بین ذره و گاز است (در جدول ۱ ملاحظه کنید)

نکته:

آنالیز هینکل فرض می کند ذرات هنگام برخورد با دیواره ی لوله مومنتوم (اندازه حرکت) خود را از دست بدهند. بنابراین از فصل یک، نیروی دراک یک ذره منفرد به صورت زیر داده شده است:

اگر ضریب تخلخل  ؟؟ باشد و تعداد ذرات در واحد حجم لوله Nv باشد در این صورت:

بنابراین نیروی اعمال شده توسط گاز روی ذرات در واحد حجم لوله Fv است که

بر اساس فرض هینکل ، Fpw معادل نیروی اصطکاک جامد و دیواره در واحد حجم لوله است

بنابراین فاکتور (ضریب) اصطکاک در معادلات (۶٫۱۷) و (۶٫۱۹) که همان fp است معرفی شده است.

معادله (۱۵ .۶) افت فشار در طول یک لوله مستقیم را بیان می کند.

افت فشار به زانویی های مسیر خط لوله هم وابسته است و تخمین میزان این افت فشار در فصل بعد بیان خواهد شد.

Bend (زانویی)

زانویی ها طراحی سیستم های انتقال فاز رقیق نیوماتیک را پیچیده می کنند، بنابراین بهتر است حتی الامکان در طراحی نیوماتیک از زانویی کمتری استفاده کنیم. زانویی افت فشار را در خط لوله افزایش می دهند و همچنین زانویی ها از مراکز عمده خوردگی و فرسایش ذره هستند.

در لوله های افقی و عمودی (مستقیم) زانویی ها باعث می شوند که جامدات با یک چرخش و جهش در حین عبور از زانویی روبرو شوند.

به علت این پدیده، ذرات به آرامی پایین آمده و سپس مجدداً به آهستگی حرکت می کنند آنگاه پس از عبور از زانویی دوباره شتاب می گیرند که این منجر به افت فشار بالایی می شود.

در لوله های افقی زمینه ی مساعدی برای جهش ذرات وجود دارد که به شکل های مختلف در ته زانویی های افقی یا عمودی جمع می شوند.

اگر این نوع زانویی را در هر سیستمی داشته باشیم، ممکن است جامدات در بخش وسیعی از کف زانویی جمع شوند و از پراکنده شدن آنها در فاز گاز جلوگیری کند.

بنابراین پیشنهاد می شود که یا از زانویی ها در انتقال افقی و عمودی استفاده نشود و یا اینکه در نیوماتیک فاز رقیق از این زانویی ها به کار نرود.

در گذشته، طراحان سیستم نیوماتیک به این نتیجه رسیدند که این سیستم پس از گذشت زمان اختلاف شیب پیدا می کند. اما اگر از زانویی با شعاع زیاد استفاده می شود ممکن است علاوه بر کاهش خوردگی باعث افزایش طول عمر bend هم بشود. این زانویی که elbow نام دارد را می توان با کاهش زاویه تا ۹۰ درجه به شکل زانویی درآورد.

Zent (1964) برای رفع مشکل فوق استفاده از سه راهی (tee) کور را پیشنهاد کرد (شکل ۶٫۴) که به جای elbow در سیستم های نیوماتیک استفاده می شود.

تئوری که در شیت استفاده از این سه راهی است این است که تجمع ذرات جامد ساکن باعث خاصیت ضربه گیری می شود و ذرات در شاخه ی بسته ی غیرقابل استفاده ی tee تجمع کرده و فاز ساکن را تشکیل می دهند و ذرات متحرک را هدایت می کنند آنگاه خود ذرات ساکن سریع تر از شاخه ی دیگر به سمت بالا پرتاب می شوند و این شاخه می تواند bend و یا elbow باشد.