NALOGA izračun volumskega pretoka dušika skozi odprtino

[vrbinski]

Zdravo,

Zadeva je sledeča: Imamo posodo v kateri je 1m3 dušika in 16 barov tlaka. Temperatura naj bo 20°C. Dušik uhaja skozi spodnjo odprtino, ki je premera 4mm. Zunanji tlak je 1 bar. Zanima me hitrost uhajanja dušika skozi odprtino in volumski pretok.

Računal sem tako:

M(N2)=28,02 kg/mol
R=8314 J/kmol*K
p=16 bar
T= 20°C = 293,16K

p*V*M = m * R * T
m=p*V*M/R*T

m= 18,4kg dušika v 1m3 posodi pri 16 bar.

A(odprtine) = pi*d^2/4mm = 1,257 * 10^-5 m^2
vo (hitrost) = SQRT 2*(p1-p2)/ro = SQRT 2*(16-1BAR)/ 18,4 kg/m3 = 403,8 m/s
Qm (masni pretok) = A(odprtine)*vo*ro = 1,257*10^-5*403,8*18,4 = 0,0934 kg/s (izteka skozi odprtino)
Qv = A(odprtine)*vo = 1,257*10^-5 * 403,8 = 0,00507 m3/s

Pri tem takem dobimo, da se posoda z 1 m3 Dušika pri konst. tlaku 16bar izprazni za 197,2s.

hrapavosti površin in ostale faktorje sem zanemaril.

Lepo prosim za kontrolo in potrditev ali popravek.

Hvala

[vili]

samo vprašanje: konstanten tlak v posodi, kako ga zagotavljaš, a ne prazniš posode, če prazniš, a tlak ne pada... ali imaš to vmes kako membrano...??? in zgoraj z nečim vzdržuješ teh 16 bar...

[Deutz]

Vili je pa pravi lisec !!! .... pogleda in takoj vidi kaj je v osnovi narobe !

[vrbinski]

samo vprašanje: konstanten tlak v posodi, kako ga zagotavljaš, a ne prazniš posode, če prazniš, a tlak ne pada... ali imaš to vmes kako membrano...??? in zgoraj z nečim vzdržuješ teh 16 bar...

Ok, recimo da tlak ni konstanten. Kako potem sledi izracun za taksno zadevo? Tlak v posodi 16 bar, okolica 1 bar

Hvala

[vili]

"Ok, recimo da tlak ni konstanten", ja in to je to, seveda ni

ja, če prazniš posodo tlak "itak" ni konstanten... , gre od največjega - začetnega do končnega - atmosferskega, a gre..., bo treba pogledat malo tudi preobraze plinov...

imaš dve točki stanja:
začetno stanje
- poln "kesl" z dušikom pri 16 bar
končno stanje
- prazen "kesl" pri 1 bar okolice

zdaj pa, kako ti pada s praznjenjem posode tlak skozi luknjo??
kaj je s hitrostjo plina glede na padec tlaka,
kakšne so iztočne veličine: masna, volumska,

ma dobro malo nalagam, ...., mislim da ni čisto "linearno", bo verjetno kakšna malo bolj kompleksna enačba, se mi pa neda iskati...

pa povej za kaj gre, če je to šolska naloga imaš verjetno vse nekje napisano - razloženo, ali za jebeno prakso..., kjer peče glava...

ma plini so zahebani...

ma malo razmišljaj in nastavi enačbo..., v vsakem trenutku so pri iztoku drugačne razmere zaradi padca tlaka, volumen pa konstanten, masa plina se zmanjšuje, hitrost pada???..., mislim, da gre nekako tako..., zdaj se pa zakoplji v termodinamiko..., pa ohlajanje zaradi ekspanzije, pa konstanten volumen pa ohlajanje in glede tega še dodatne padec tlaka..., res malo noro..., sem kaj zahebal...

[vili]

kaj ni nobenega termodinamika, ki bi nastavil to enačbo, meni se res ne ljubi zezat s tem... , res se mi ne da kopat po krutu in še po čem..., pa dobro, jaksoni, a miste, da je res samo na en "kurčev" klik, ne ne, "jaksoni" pozabite na to, ja saj je na netu - mreži vse, ampak moraš dobro vedeti "osnove"..., drugače se vam bo vse porlo na glavo, če bo spodaj samo tvoja ni problema, kar naj , ko jo hebe si zahebal, če pa še kdo drug, bo pa , to je tako malo na splošno...sicer grdo

[Demz]

Ha, fizikalna kemija . Super!

Sedaj je vprašanje, če je to srednješolska naloga, ali kaj bolj oornk ? Ko začneš izpuščati plin iz zaprte posode, se zvezno tlak niža. Hkrati se v notranjosti posode ohlaja, zaradi ekspanzije.
Lahko si zagrenimo življenje tudi z opazovanjem dogajanja v sami dizi (tistih štirih milimetrih izstopne luknje)

Tole bo en lep integral.

[vili]

končno en;
demz, ja zahebano, koliko spremnejlivk in konstant, pojma nimam:

ne hebi z integralom no, tako hudo pa tudi ni... ali pač...
če pa je in, če bo fant to skužil, je zmagal termodinamiko...
dmez: a imaš stran na pametnem telefonu, da se ne hebemo...
pri tej nalogi se je nekdo malo zaplezal...ma čeprav je dokaj realna..., se pač nek "kesel" v nekem času in prostoru izprazni..., kot traktorska guma, s približno takim volumnom in tlakom..., dobro ni popolnoma enako, če odviješ ventilček..., ajde malo zahebancije..., naj gre fant probat, če ima možnost, da bo dobil občutek...

[Demz]

Ne ljubi se mi, resnično . Pa je to tako luštna naloga, lahko jo razpletaš v neskončne komplikacije, da bi dobil resnično simulacijo - spomnite se na Apolo 13 in tudi ta problemček je bil prisoten . Pa sploh ni "problemček", ampak zelo uporaben hec.

Bi moral iti na dile po spominu brskat ...

[vili]

ja demz
vi hev problem... (dobro, da so prišli nazaj)

dobro fant je dal gor nalogo, ki jo je dobil v šoli, dal mu jo je pa učitelj, ki nima pojma, poznano, termodinamika tako malo mimo ..., hebiga, saj je v redu, konstantni tlak, ja samo to ni praznenje..., na kar smo "zapeli", je v redu...

[Žerjavar]

Zanima me hitrost uhajanja dušika skozi odprtino in volumski pretok.

To je vprašanje, ne pa čas praznjenja.

Teoretično je čas praznjenja neskončno dolg. Realno dolg je le ob predpostavki končnega pritiska dušika v posodi, kateri mora biti ustrezno visok, da ne pride do vdiranja zraka v posodo. Po tem se nezvezno spremeni funkcija iztočne količine.
Ko se notranji pritisk približuje zunanjemu, je hitrost iztekanja zelo majhna in s tem čas iztočenja majhne količine ustrezno dolg. Ob izenačenju pritiska pa posoda še ni prazna, še vedno ima 1 m3 dušika pri pritisku zunanjega zraka.
Lahko se gremo nadaljevanje zgodbe: V zraku poznamo parcialni pritisk dušika, skozi odprtino se bo vršila izmenjava zraka (vsi plini) in dušika iz posode skozi luknjico tako dolgo, da bo v posodi ostal le zrak, kar pa praktično ni možno brez prisilne izmenjave. Tudi ob izenačenju sestave plinov znotraj in zunaj, posoda ni prazna, v njej je še vedno določena količina dušika.

Saj poznate starogrško zgodbo o zajcu, ki ne more nikdar dohiteti želve. Majhna razlika, pri zajcu je vprašanje poti, tu pa časa.

[vili]

"Pri tem takem dobimo, da se posoda z 1 m3 Dušika pri konst. tlaku 16bar izprazni za 197,2s."

žerjavar glej to je bil odgovor, ha ha, kaj si lahko misliš, ali se izprazni ali se zamenja količina plina, ma pojma nimam..., glej tu se malo hecamo, nič ne boli..., ja glede plinov imaš prav...
verjetno gre za,... pojma nimam???, se bo morda javil avtor...

gre pa lahko za nek vmesni rezervoar, ampak pustimo to..., hebiga..., naj se avtor zeza...

[Deutz]

.... Imamo posodo v kateri je 1m3 dušika in 16 barov tlaka. Temperatura naj bo 20°C. Dušik uhaja skozi spodnjo odprtino, ki je premera 4mm. Zunanji tlak je 1 bar. Zanima me hitrost uhajanja dušika skozi odprtino in volumski pretok.

Zakaj je pomembno da je spodnja odprtina če ni podana višina posode da bi se lahko ugotovil tlak v posodi na spodnjem delu zaradi mase stolpca plina ??

Kolikor jaz razumem zgoraj napisano zahteva se odgovor za hitrost pretoka plina skozi odprtino premera 4mm pri razliki tlakov 15 bar. Za ta odgovor ni pomembno ali je v posodi 1m3 ali pa 1 cm3 plina.Volumski pretok je lahko z notranje strani odprtine, z zunanje strani, ali pa nekje na sredini kaj ni zanemarljivo če je odprtina relativno dolga z obzirom na premer. Pri tekočinah to ni pomembno ker ne spreminja volumna pri uhajanju. Torej treba se je odločit ali računaš hitrost oziroma pretok pri 15 barih ali pa pri 0 bar!!! Seveda širjenje plina se dogaja na izhodu odprtine ni pa popolnoma na samem izhodu če pa poenostavimo lahko si zamislimo da je to na samem izhodu in po tem dolžina odprtine ni pomembna.
Mnenja sem pa da je napaka pri zastavljanju naloge ker ni določeno kaj je teh 16 barov !!?? ali je to tlak ki ga pokaže manometer pršraufan na kesl ??? in kaj je zunanji tlak 1 bar??? 1 bar merjeno od kod ?? ..iz vesolja?? OK potem je to apsolutni tlak na Zemeljski površini (v grobem). In zdaj ali je teh 16 bar relativno proti okolici tj. zunanjem tlaku ali pa relativno na vesolje??? Če je to tlak ki ga pokaže manometer na posodi potem je to relativen tlak v odnosu na okolje posode kam naj bi plin uhajal in je razlika tlakov 16 bar in zunanji tlak je potem 0 bar ne pa 1 bar !!!
Mogoče pa plin uhaja iz posode z relativnim tlakom 16 bar v odnosu na okolje v drugo posodo v kateri je tlak 1 bar v odnosu na okolje.... Ali pa profesor izpušča dušik v vesolje...

[Deutz]

ko se pri kompresorjih pogovarjamo o volumskem pretoku se vedno misli na pretok zraka pri atmosferskem tlaku ..

[vrbinski]

"Ok, recimo da tlak ni konstanten", ja in to je to, seveda ni

ja, če prazniš posodo tlak "itak" ni konstanten... , gre od največjega - začetnega do končnega - atmosferskega, a gre..., bo treba pogledat malo tudi preobraze plinov...

imaš dve točki stanja:
začetno stanje
- poln "kesl" z dušikom pri 16 bar
končno stanje
- prazen "kesl" pri 1 bar okolice

zdaj pa, kako ti pada s praznjenjem posode tlak skozi luknjo??
kaj je s hitrostjo plina glede na padec tlaka,
kakšne so iztočne veličine: masna, volumska,

ma dobro malo nalagam, ...., mislim da ni čisto "linearno", bo verjetno kakšna malo bolj kompleksna enačba, se mi pa neda iskati...

pa povej za kaj gre, če je to šolska naloga imaš verjetno vse nekje napisano - razloženo, ali za jebeno prakso..., kjer peče glava...

ma plini so zahebani...

ma malo razmišljaj in nastavi enačbo..., v vsakem trenutku so pri iztoku drugačne razmere zaradi padca tlaka, volumen pa konstanten, masa plina se zmanjšuje, hitrost pada???..., mislim, da gre nekako tako..., zdaj se pa zakoplji v termodinamiko..., pa ohlajanje zaradi ekspanzije, pa konstanten volumen pa ohlajanje in glede tega še dodatne padec tlaka..., res malo noro..., sem kaj zahebal...

Gre za stvar iz prakse.. Cisto banalna je, okvirne rezultate sem potreboval, da bi lahko primerjal s podatki od prodajalcev, zato sem predpostavil linearnost.