Kysymys:
Kuinka laskea tuuletetun siiloräjähdyksen painekuormitus?
ericnutsch
2018-01-24 02:13:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Haluaisin tarkistaa myyjän siilosuunnittelun itsenäisesti räjähdyksen asianmukaisen tuuletuksen varalta. Pahimmassa tapauksessa se on olennaisesti sylinteri, joka on täytetty stökiometrisellä seoksella, joka sumutetaan sokeripölyä ja ilmakehän happea aluksi ilmakehän paineessa. Sylinterin katto on suunniteltu irtoamaan rakenteesta nolla voimalla, voidaan olettaa. Katolla on myös jonkin verran massaa neliötuumaa kohti.

Paljon erilaisia ​​tapoja mennä eteenpäin, mutta aluksi ohittaa ohimenevät vasikat ajattelin voivani laskea pahimman tapauksen olettaen, että 100% happea reagoi. heti. Laita tämä energia ihanteelliseen kaasulakiin ja laske lopullinen paine, jos sitä ei ole tuuletettu. Etkö ole varma, onko tämä todellinen maksimipaine vai ylittääkö ohimenevä iskuaaltopaine tämän?

Minimipaine olisi psi, jota tarvitaan katon nostamiseen ja kiihdyttämiseen. Tuuletetun katon painekuormituksen tulisi olla melko helppoa, ottamatta taas huomioon transientteja.

Onko ajatuksia siitä, kuinka seinäpaineet voidaan karkeasti laskea ilman CFD: tä? Kiitos!

Kaksi vastused:
Bart
2018-01-25 06:43:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Siilon paine määräytyy palamisen aiheuttaman lämpötilan nousun perusteella. Polton jälkeinen loppulämpötila voidaan laskea seuraavasti:

$$ T_ {end} = \ dfrac {E} {(m_ {air} + m_ {polttoaine}) C_V} + T_ {begin} $ $

Missä $ E $ on lisätty energia tilaa kohti (esim. m 3 ), $ m $ on siinä tilassa olevan polttoaineen ja ilman massa kilogrammoina ja $ C_V $ on seoksen ominaislämpö vakiotilavuudella (ilmaa varten otetaan 724 J / kgK), ja $ T_ {begin} $ on seoksen lämpötila ennen syttymistä (huoneen lämpötila, 293 K). p Oletetaan, että lämpötilan nousu on 980 astetta, mikä tekee loppulämpötilasta 1000 ° C tai 1273 K. Sitten kun alkupaine on 1 atmosfääri, loppupaine on:

$$ p_ {end} = p_ {begin} \ cdot \ dfrac {T_ {end}} {T_ {begin}} = 1013.25 \ cdot \ dfrac {1273} {293} = 4402 \ text {hPa / mbar} $$

Joten se on 4,34 kertaa korkeampi; 4,5 bar tai noin 64 psi. Ilmeisesti täällä on tehty paljon oletuksia ja arvauksia, ja se ei palaa kokonaan hetkessä, mutta olisin yllättynyt, jos luvut eroavat toisistaan ​​paljon. Lyön vetoa, että se on todellakin noin 4-5 baaria. Se on ilmeisesti tarpeeksi puhaltaa katto pois.

Kiitos! Pidän parhaan vastaukseni hetkeksi ja haluanko kukaan halua lyödä iskuja aallon arvioimiseksi.
@ericnutsch Ilma / polttoainesuhteesta riippuen se palaa nopeammin tai hitaammin, ja katon massasta riippuen se antaa siilon rakentaa enemmän painetta ennen räjähtämistä. Mielestäni nämä ovat suurimmat tekijät iskuaallon koon määrittämisessä.
Robin
2018-01-25 14:00:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sinulla on kaksi painetta, jotka ovat tärkeitä tässä. Yksi paine (jota harkitset ja jonka @Bart on laskenut) johtuu kemiallisesta reaktiosta, ts. Sokeripölyn ja ilman sijasta sinulla on uusia kaasuja (hiilioksidit ja vesi ja todennäköisesti typpioksidit) korotetussa lämpötilassa. Tätä kutsutaan vakiotilavuuden tasapainopaineeksi.

Lisäksi räjähtävän seoksen läpi kulkee liekin etuosa, joka aiheuttaa paineen (ja tiheyden ja lämpötilan) hypyn. Tämä on ohimenevä räjähdyspaine, ja tämä paine on paljon suurempi.

Jos haluat arvioida räjähdyspaineen, voit laskea ensimmäisen kertaluvun Chapman-Jouguet -paineen (CJ-paine).. On hyvä youtube-video, joka selittää, miten se tehdään. Huomaa, että tämä on 55 minuutin luentovideo.

Jos et halua tehdä laskutoimitusta käsin, voit käyttää NASAn CEA-ohjelmistoa (kemiallinen tasapaino sovellusten kanssa). Tämän käyttö vie todennäköisesti saman verran aikaa.

Tai käytä vain numeroa tästä (8,5 bar) tai tästä (8,5 bar) tai tällä (9 bar) verkkosivustolla, jotka kaikki vaikuttavat kohtuullisilta.

Huomaa, että reunojen ja etenkin kulmien paineet ovat korkeammat iskuaaltojen keskittymisen vuoksi. Tämän laskemiseksi tarvitset erityisen CFD-ohjelmiston.

Ja kyllä, 8,5 bar riittää katon puhaltamiseen.

Erinomainen! Hyvä löytö pölyräjähdyspaineen tiedoista! Käytän sitä 8,5 baria ja näen, kuinka suuri turvakerroin siilon sylinterimäisellä osalla toimii väliaikaisesti paineastiana. Minun on myös katsottava luento, kun saan aikaa. Kiitos!


ⓘ
Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...