Pressure loss in WW met variabele viscositeit

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 9

Pressure loss in WW met variabele viscositeit

Beste wetenschappers,
 
Ik houd mijzelf al een tijd lang bezig met drukval berekeningen in leidingsystemen en ben nu bezig met een vraagstuk waar ik zelf toch mijn twijfels bij heb.
 
Ik moet een drukval berekening maken van een medium dat door een buis (warmtewisselaar) stroomt. het medium koelt gedurende het traject af van c.a. 95 naar 5 graden.
De viscositeit van het medium is bij 95 graden vele malen lager dan bij 5 graden. bij 95 graden heb ik een waterachtige substantie van c.a. 500 - 1000 cp, terwijl de viscositeit bij 5 graden meer richting de 5000 cp gaat.
 
normaliter gaan we meestal uit van de hoogste viscositeitswaarde, maar omdat het verschil hier zo groot is ben ik bang dat de leiding zwaar over-gedimensioneerd wordt. mag ik uitgaan van de gemiddelde viscositeit, hoe staat de rheologie van het product in verhouding tot het gemiddelde? moet ik uitgaan van de gemiddelde rheologische viscositeit bij deze dT?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Pressure loss in WW met variabele viscositeit

Wat voor soort warmtewisselaar is dat?
 
Hoe koud is het medium waarmee jouw medium afgekoeld wordt?

Berichten: 9

Re: Pressure loss in WW met variabele viscositeit

Hi Pinokkio,
 
shell-and-tube wisselaar.
Servicezijdig voor deze toepassing c.a. -2 graden.
 
In hoeverre is dit van belang?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: Pressure loss in WW met variabele viscositeit

Zowel bij de warmteoverdracht als bij de drukval (wrijving langs de wand) heb je te maken met de viscositeit aan de buiswand.
 
Zefs bij de inlaat, waar het medium 95 oC is, zal de temperatuur aan de buiswand veel lager zijn, en de viscositeit dus veel hoger dan 500 - 1000 cP. Ook aan de koude uitlaat zal de viscositeit aan de buiswand hoger zijn dan de genoemde 5000 cP.
 
Als de stroming in de buis turbulent zou zijn (Re > 2000) dan zou je alleen rekening hoeven houden met de viscositeit van de mediumfilm langs de wand, want de rest van de duisdoorsnede zou dan goed gemengd zijn.
Maar je zult in werkelijkheid laminaire stroming in de buis hebben. Stel dat de stroomsnelheid 2 m/s zou zijn dan is Re in de orde van slechts 5 - 100 , zwaar laminair dus.
Het berekenen van de warmteoverdrachtscoefficient is dan al niet nauwkeurig te doen zonder speciale software.
Met de hand de drukval berekenen van een medium dat laminair stroomt en aan de wand afgekoeld wordt is volgens mij ook ondoenlijk. Je hebt immers op ieder punt tussen middelpunt en wand een andere temperatuur en dus een andere viscositeit.
 
In feite moet je je afvragen of een shell-and-tube wisselaar wel geschikt is voor jouw toepassing. De U-waarde zal vreselijk laag zijn. Waarschijnlijk is een ander type ww beter, wellicht een platenwarmtewisselaar.
 
Maar goed, voorlopig zou ik de drukval als volgt berekenen:
- verdeel de buislengte in 10 stukken (of zoveel meer als je zelf wilt)
- bereken/schat een temperatuurprofiel van het medium over de buislengte
- bepaal wat de gemiddelde temperatuur is van het medium in elk van de 10 stukken
- bepaal wat de gemiddelde wandtemperatuur is in elk buisstuk
- bepaal wat de wandviscositeit van het medium is in elk stuk
- bereken de drukval van elk buisstuk gebaseerd op z'n wandviscositeit
 
Op die manier krijg je de hoogst mogelijke drukval, waarschijnlijk wat te hoog.

Reageer