Cosa è leccesso di pressione?

Cosa è leccesso di pressione?

Caduta di pressione nominale

Quando un fluido scorre attraverso un tubo, ci sarà una caduta di pressione che si verifica come risultato della resistenza al flusso. Ci può anche essere un guadagno/perdita di pressione dovuto a un cambiamento di elevazione tra l’inizio e la fine del tubo. Questa differenza di pressione complessiva attraverso il tubo è legata a una serie di fattori:

Per calcolare la perdita di pressione in un tubo è necessario calcolare una caduta di pressione, di solito in prevalenza, per ciascuno degli elementi che causano un cambiamento di pressione. Tuttavia, per calcolare la perdita di attrito in un tubo, ad esempio, è necessario calcolare il fattore di attrito da utilizzare nell’equazione di Darcy-Weisbach che determina la perdita di attrito complessiva.

Il fattore di attrito stesso dipende dal diametro interno del tubo, dalla rugosità interna del tubo e dal numero di Reynold che è a sua volta calcolato dalla viscosità del fluido, dalla densità del fluido, dalla velocità del fluido e dal diametro interno del tubo.

Ci sono quindi una serie di sotto-calcoli che devono avere luogo per calcolare la perdita di attrito complessiva. Lavorando a ritroso, dobbiamo conoscere le proprietà di densità e viscosità del fluido, conoscere il diametro del tubo e le proprietà di rugosità, calcolare il numero di Reynold, usarlo per calcolare il fattore di attrito usando l’equazione di Colebrook-White, e infine inserire il fattore di attrito nell’equazione di Darcy-Weisbach per calcolare la perdita per attrito nel tubo.

Calcolatrice della caduta di pressione

Quando un flusso viene disturbato, si crea una caduta di pressione (ΔP), cioè la pressione del flusso all’inizio di un passaggio è più alta che alla fine. La caduta di pressione è un fenomeno con conseguenze sia positive che negative per il processo di trasferimento del calore.

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Una caduta di pressione eccessiva è ovviamente negativa, perché il flusso deve essere spinto attraverso la BPHE usando molta potenza della pompa. Un’alta potenza della pompa può essere raggiunta solo con grandi pompe, che richiedono una grande quantità di elettricità e quindi rendono l’operazione costosa.

Il risultato positivo della caduta di pressione è la maggiore turbolenza ottenuta. La turbolenza è desiderabile negli scambiatori di calore, perché migliora il trasferimento di calore (come discusso nel capitolo 1.4). Ci sono alcune relazioni proporzionali (~) che sono utili da tenere a mente quando si deve progettare un BPHE:

La relazione [1] dice che diminuendo l’area, A, aumenta la velocità del flusso dello stesso fattore. L’interpretazione della relazione [2] è che se la velocità, per esempio, viene raddoppiata, la caduta di pressione aumenta di quattro volte. L’interpretazione della relazione [3] è che se la caduta di pressione, per esempio, è aumentata di quattro volte, il coefficiente di trasferimento di calore diventa 4^1/3 = 1,59 volte superiore al valore originale, cioè un aumento del 59%. Si noti che queste proporzionalità si applicano solo al flusso completamente turbolento.

Coefficiente di perdita di pressione

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La caduta di pressione è definita come la differenza di pressione totale tra due punti di una rete di trasporto dei fluidi. Una caduta di pressione si verifica quando le forze di attrito, causate dalla resistenza al flusso, agiscono su un fluido mentre scorre attraverso il tubo. I principali determinanti della resistenza al flusso del fluido sono la velocità del fluido attraverso il tubo e la viscosità del fluido. La caduta di pressione aumenta proporzionalmente alle forze di taglio per attrito all’interno della rete di tubazioni. Una rete di tubazioni che contiene un alto grado di rugosità relativa, così come molti raccordi e giunti, convergenza e divergenza dei tubi, curve, rugosità della superficie e altre proprietà fisiche influiscono sulla caduta di pressione. Velocità di flusso elevate e/o viscosità del fluido elevate comportano una perdita di carico maggiore attraverso una sezione di tubo o una valvola o un gomito. Una bassa velocità comporterà una caduta di pressione inferiore o nulla. Il fluido può anche essere bifasico come nel trasporto pneumatico con un gas e un solido, in questo caso, l’attrito del solido deve anche essere preso in considerazione per calcolare la caduta di pressione.[1]

Test di caduta di pressione

I sistemi di tubazioni di processo sono soggetti a un fenomeno noto come caduta di pressione. In parole povere, la caduta di pressione è la differenza di pressione totale tra due punti in una rete che trasporta un fluido. Quando un materiale liquido entra in un’estremità di un sistema di tubazioni ed esce dall’altra, si verifica una caduta di pressione, o perdita di pressione.

La caduta di pressione di per sé non è necessariamente negativa. Capire come calcolarla in una specifica conduttura permette agli ingegneri di progettare correttamente un sistema e determinare variabili come il diametro del tubo, le specifiche della pompa e i tipi di valvole da usare, tra le altre cose. Tuttavia, ci sono anche conseguenze negative associate alla caduta di pressione se non è ben compresa per una particolare installazione. Questi aspetti negativi, e l’impatto generale della caduta di pressione, sono l’obiettivo di questo articolo.

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Al suo livello più elementare, la comprensione della caduta di pressione associata a una specifica rete di trasporto dei fluidi permette agli ingegneri degli impianti di processo di determinare le dimensioni delle pompe/motori necessari e il diametro dei tubi di processo richiesto per spostare un particolare tipo di prodotto attraverso un sistema di tubazioni.

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