Welche Temperatur zur Bewertung der Flüssigkeitseigenschaften im Rohr?

Ich bin immer verwirrt darüber, bei welcher Temperatur ich die Flüssigkeitseigenschaften bewerten soll. Nehmen wir an, ich habe ein spiralförmiges Rohr und kenne die Einlasstemperatur, die Auslasstemperatur und die Oberflächentemperatur sowie die Reynoldszahl am Einlass. Ich muss die Länge des Rohrs bestimmen, die benötigt wird, um die Austrittstemperatur zu erfüllen, was bedeutet, dass ich den Massendurchfluss kennen muss. Ich kann dies tun, indem ich die Einlassdichte und -viskosität bestimme.

Wenn ich für diese Eigenschaften die Einlasstemperatur verwende, beträgt die Länge 1,046 m. ​​Wenn ich den Durchschnitt zwischen Einlass und Oberfläche verwende, beträgt die Länge 0,3994 m. Wenn ich den Durchschnitt zwischen Einlass und Auslass verwende, beträgt die Länge 0,5768 m.

Wie Sie sehen können, ändert die von mir verwendete Temperatur die Rohrlänge drastisch.

Außerdem bin ich immer verwirrt darüber, bei welcher Temperatur ich die Eigenschaften auch für die Nusselt-Zahl bewerten soll.

Antworten (2)

Normalerweise werden die Eigenschaften bei mittlerer Temperatur (und mittlerem Druck) zwischen Ein- und Auslass gemessen, oft durch Iteration. Wenn Ihr Problem so empfindlich auf Änderungen der thermischen Eigenschaften reagiert, würde ich das Problem abschnittsweise berechnen, um die Nichtlinearität zu berücksichtigen.

Bei der Berechnung von Nusselt-Zahlen muss oft auch die Wandtemperatur berücksichtigt werden. Wandtemperaturen werden durch Iteration gefunden, da die Wärmeübergangskoeffizienten umgekehrt proportional zu den T-Gradienten sind.

Ich dachte, ich könnte die Einlasstemperatur verwenden, um die Einlassdichte und -viskosität zu finden, die es mir ermöglichen würden, den Massendurchfluss zu finden, von dem ich weiß, dass er konstant ist. Ich würde dann die durchschnittliche Temperatur zwischen Einlass und Auslass verwenden, um die Nusseltzahl zu finden. Ich könnte dann die Eigenschaftsvariation durch Temperaturänderung mit berücksichtigen
N u = N u M ( μ M μ S ) N
Klingt das nach einem vernünftigen Ansatz? Oder denkst du, ich sollte die Einlassdichte am Durchschnitt der Einlass- und Oberflächentemperatur auswerten?
Eine Korrektur, wie Sie sie sich vorstellen, hängt vom tatsächlichen thermischen Prozess ab und ist nicht immer leicht zu finden. Wenn Sie also Ihr Rohr in ausreichend kleine Abschnitte unterteilen und diese separat berechnen, erhalten Sie es richtig, ohne Ihr Modell zu verkomplizieren.
Wenn sich die Temperatur nicht zu stark ändert, wird die Nusselt-Zahl normalerweise geschätzt, indem die durchschnittlichen Eigenschaften zwischen Einlass und Auslass genommen werden. Dann wird wie von Ihnen beschrieben ein Korrekturfaktor angewendet, um den Temperaturgradienten an der Wand zu kompensieren. Siehe zum Beispiel die Sieder-Tate-Korrelation in en.wikipedia.org/wiki/Nusselt_number
@Whelp Dem würde ich zustimmen. Das Problem scheint jedoch zu sein, dass sich die Temperaturen entlang des Strömungswegs drastisch ändern. Eine reine Mittelwertbildung zwischen Ein- und Austritt kann sich also je nach thermischem Prozess (den wir nicht kennen) als recht ungenau erweisen. Dies gilt unabhängig von der tatsächlichen Korrelation (welche auch immer sie ist), die verwendet wird, um Nu zu erhalten.

Die Änderungen sind enorm, ich würde empfehlen, die Rohrdurchflussrate mit einer (linearen) temperaturabhängigen Formel für Viskosität und Dichte neu abzuleiten. Du wirst kriegen Q ( T ) , daraus kann man den Wärmefluss ableiten und erhält somit eine nichtlineare Differentialgleichung für T ( X ) , die du numerisch integrieren kannst. Finden Sie dann den Schnittpunkt von T ( X ) mit gewünschter Austrittstemperatur.

Überprüfen Sie vorher, ob eine lineare Abhängigkeit für den von Ihnen betrachteten Fluid- und Temperaturbereich genau genug ist.

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