Como calcular a velocidade do gás em um tubo?

Eu queria saber como eu posso calcular a velocidade do gás através de um tubo.

O gás, assumindo o comportamento ideal, em um tubo (cilindro) de volume de 222,4 L tem uma pressão de 1,95 atmosferas e uma densidade de 2,25 kg / m $ ^ 3 $. Sabendo que haverá fluxo turbulento, a equação,

$$ V \ = \ \ sqrt \ frac {2 \ Delta P} {{\ rho (4f \ frac {\ Delta x} {D} \ - \ 1)}} $$

pode ser usado. No entanto, como se trata de um tubo sem alteração no volume, a pressão deve permanecer uniforme, então posso ligar 2,25 kg / m $ ^ 3 $ para pressão e encontrar a velocidade? O comprimento do tubo é de 10 pés e o diâmetro é de 1 pé.

Além disso, para encontrar a densidade do gás, foi utilizada a equação do gás ideal, relacionando pressão e temperatura. Para este gás, a temperatura era de 298 K.

fluid-mechanics pressure gas

— user510
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$ \ Delta P $ é a queda de pressão no tubo, então seria zero se você assumisse a pressão constante. Você tem, no entanto, $ f $, que é responsável pelo atrito, então, na verdade, tem que haver uma queda de pressão.

— idkfa

Esta questão é diferente da sua outra? 1 ?

— hazzey

@hazzey sim, mas todos os valores foram alterados

— user510

@idkfa existe uma maneira de calcular a mudança de pressão?

— user510

@ user510 Essa é a beleza das soluções analíticas. Você não precisa reinventar a roda quando tiver outros valores numéricos. Em relação à queda de pressão, eu cautelosamente me inclinarei para o não com os valores dados, mas deixarei isso para os especialistas em dinâmica de fluidos.

— idkfa

Respostas:

@idfka está correto, é necessário haver alguma queda de pressão para superar o atrito e o fluxo. Na prática, porém, para o gás através de 10 pés de tubo, a queda de pressão não estará na faixa mensurável, a menos que o tubo esteja subdimensionado.

Então, para responder a sua pergunta, você não pode calcular a velocidade com as entradas que você tem. Não sei qual é o seu objetivo aqui, mas o que você pode fazer pode assumir alguns números típicos.

Para calcular a queda de pressão, você pode assumir uma velocidade de cerca de 60-80 pés / seg para o gás. Este valor será diferente se você estiver esperando líquido, partículas ou se for corrosivo.

Para calcular a velocidade, você pode assumir uma queda de pressão de cerca de 6 psi / 100 pés.

Quanto ao uso da lei dos gases ideais, supondo que você tenha o peso molecular, isso deve ser bom, pois as pressões são bastante baixas. Você pode simplesmente usar a densidade de entrada na equação que você tem, pois ela não mudará muito ao longo do tubo.

— Adri Jamil
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Você não pode simplesmente inserir arbitrariamente a densidade do ar na fórmula e dizer que é uma pressão. O que você aprendeu sobre unidades? As unidades de densidade e pressão são as mesmas?

O volume do tubo é irrelevante para calcular a velocidade do fluxo em um determinado comprimento. Você precisa saber a pressão na entrada e a pressão na saída do tubo.

— user16622
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A chave é entender que você não está introduzindo a pressão, mas a mudança na pressão ($ \ Delta P $), que é a diferença entre a pressão a montante e a contrapressão a jusante na saída.

Caso contrário, você ainda pode inserir a densidade padrão e um fator de fricção apropriado $ f $

— nrabbit
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