10 steps to a green and more efficient production

Carbon reduction for green production - all you need to know
10 steps to green compressed air production
Zavřít

Průtok plynu potrubím a škrticí klapkou

Základní teorie Encyklopedie stlačeného vzduchu Termodynamika Fyzika

Jednou velmi zajímavou větví fyziky je termodynamika, zejména pro získání přehledu o vzduchových kompresorech. V tomto článku mluvíme o průtoku plynu a škrtení a následujeme náš úvod do termodynamiky.

Reynoldsovo číslo

Reynoldsovo číslo, výpočet
Reynoldsovo číslo je bezrozměrný poměr mezi setrvačností a třením v tekutém médiu. Definováno jako:

Jaké jsou různé typy průtoku v potrubí?

plyn protékající potrubím
V zásadě existují dva typy průtoku v potrubí. Při Re < 2000 dominují viskozní síly v médiu a průtok se stává laminárním. To znamená, že různé vrstvy média se vzájemně pohybují ve správném pořadí. Rozložení rychlosti mezi laminárními vrstvami je obvykle parabolické. Při Re≥4000 dominují setrvačné síly chování tekutého média a proud se stává turbulentním, přičemž částice se náhodně pohybují po proudu. Rozložení rychlosti napříč vrstvou s turbulentním prouděním se stává difúzním. V kritické oblasti, mezi Re≤2000 a Re≥4000, jsou podmínky průtoku neurčené, buď laminární, turbulentní nebo směs obou. Podmínky jsou ovlivňovány faktory, jako je hladkost povrchu potrubí nebo přítomnost jiných poruch. Spuštění průtoku v potrubí vyžaduje specifický tlakový rozdíl, aby se překonalo tření v potrubí a spojkách. Výše tlakového rozdílu závisí na průměru potrubí, jeho délce a tvaru a také na hladkosti povrchu a Reynoldsově čísle.

Jaký je Jouleův-Thomsonův efekt?

Když ideální plyn proudí škrticím ventilem s konstantním tlakem před a za škrticím ventilem, teplota zůstává konstantní. Nicméně napříč škrticím ventilem dochází k poklesu tlaku, protože vnitřní energie je přeměňována na kinetickou energii. To je důvod, proč teplota klesá. U skutečných plynů se tato změna teploty stává trvalou, i když energetický obsah plynu zůstává konstantní. Tento jev se nazývá Joule-Thomsonův efekt. Změna teploty se rovná změně tlaku napříč škrticí klapkou vynásobené Joule-Thomsonovým koeficientem.

Pokud má průtokové médium dostatečně nízkou teplotu (≤+329 °C pro vzduch), dojde při škrtení přes škrticí klapku k poklesu teploty, ale pokud je průtokové médium teplejší, dojde místo toho ke zvýšení teploty. Tento stav se používá v několika technických aplikacích, například v chladicí technice a při separaci plynů.

Související články

Illustration of the heat trasfer process from hot to cold

How is Heat Transferred?

25 dubna, 2022

To understand the workings of compressed air, a basic introduction to physics can come a long way. Learn more about thermodynamics and how they are vital in understanding how air compressors work.

an illustration about a basic theory article in the atlas copco air wiki

Změny stavu plynů

18 února, 2022

K pochopení fungování stlačeného vzduchu vám může pomoci základní seznámení s fyzikou. Zjistěte více o termodynamice a o tom, jak je zásadní pro pochopení fungování vzduchových kompresorů.