气体流量与压力

1.8
4.4
5.9
10.0
16.4
27.2
35.7
4
Gas neering Division
Marketech International Corp.
V[m/s]=Q[m3/h/3600]/A[πd^2/4] * 1atm/[1+(P*0.96atm)] * (273+T)/273
結論:
1. Q不變 截面積不變
3.Pressure drop
3.1 壓力
一物體垂直面上單位面積所受的力稱之壓力.而在此為物體所受之流體力.
絕對壓力-完成真空狀態之壓力為0
錶壓力-大氣壓力為0
一般工業測定壓力為錶壓力.而理論計算上多採用絕對壓力.兩者之關係
如下所示:
絕對壓力=大氣壓力+錶壓力
A
A點錶壓 (正壓)
A點絕對壓力
B點錶壓(負壓) B
△P=ζ * ν^2/2g * γ [mmAq]
ζ(損失係數)
ν (流速m/s) g(重力加速度m/s^2) γ(氣體比重量-密度 kg/m3)
N2 flow sheet:
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
O2 flow sheet:
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
Ar flow sheet:
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
V=Q/A*T2*P1/P2*T1
SIZ INCH= E
FLO LPM= W
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1/4"
3/8"
1/2"
3/4"
15A
20A
25A
32A
40A
87
260
480
1160
1560
2620
Marketech International Corp.
3. 建議設計考量之安全流速
Bulk gas Specialty gas
安全值 10-12 m/s
最大值 14-15 m/s
Follow Gas property
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
Marketech International Corp.
3.3 壓降
壓力損失既稱為壓降,管內的氣體流動現象可分為擾流及層流. 層流-流體分子在流線上有規則運動的流動. 擾流-流體分子在流線上不規則運動的流動.
界定基準Re=νd/υ
Re(雷諾數) ν (流速m/s) d (管內徑m)υ(動黏度m2/s)
流量Q不變
Q= A*υ=A1*υ1= A2*υ2
A ↑ υ↓
Gas Engineering Division
Marketech International Corp. 1.5 如何設計適合管路(公式解說)
Q=A*υ 變數 P 變數 T 安全係數
1atm/[1+(P*0.96atm)] P=x kg/cm2 絕對溫度273+T/絕對溫度273 最大流量或設計值之1.5~2倍
0.85
1.1
1.4
1.8
2.1
2.5
3
Reducer 1/2D -> D
0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.8
1 1 1.5 2 2
3
3.5
4.5
5.5
6.5
7
8
Reducer 3/4D -> D
0.08 0.08 0.08 0.12 0.17 0.23
0.3 0.35 0.35 0.45 0.55 0.75
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
1.Bulk gas supply:
Methods:
GAS TYPE CDA
N2
Produced on-site
O
Storage tank
O
Container
-
O2
O
O
-
Ar
-
O
-
H2
O
-
O
He
1 65A 0
76. 2.1 72. 0.004
3
1 08278
1 80A 1 1 100A 2
89. 2.1 84. 0.005
1
9 6611
114 2.1 110 0.009
.3
.1 52051
1 125A 3
139 2.8 134 0.014
.8
.2 14459
1 150A 4
165 2.8 159 0.020
-
-
O
Trailer O O
Bundle O O
Compressor O -
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
CDA flow sheet:
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
流體之密度 ρ(kg/m3) 公式 υ動黏度係數(m2/s)
1.2 可壓縮與非可壓縮性質
υ=μ/ρ
在工程力學中,通常將液體視為非可壓縮性,而將氣體視為可壓縮性.
1.3 流體比重量及比重
流體單位體積的重量為比重量
雷諾數計算
ν dρ Re= μ
ρ: Relative gas density
ρ= ρ P2 T1 P1 T2
Re>2400
擾流
Re<2400
層流
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
氣體在管內流動受到阻力會失去壓力稱為壓損
直管壓損公式
7
5
4 2659
27. 1.6 23. 0.000
2
5
9 44862
6 25A
34 1.6 30. 0.000
5
7 74022
7 32A
42. 1.6 39. 0.001
7
5
4 21921
8 40A
48. 1.6 45. 0.001
6
5
3 61169
9 50A
60. 1.6 57. 0.002
5
5
2 56967
Marketech International Corp.
2.Flow Rate & Pipe Size:
2.1 黏度
流體在流動時,會產生阻力,而妨礙流動之阻力稱為黏度(viscosity). 黏度之大小稱為黏度係數 μ(kg*s/m2)
氣體 液體
溫度
黏度
流體黏度與溫度之關係
氣體 液體
壓力
黏度
流體黏度與壓力之關係
355
4 400 0.125
.6
6624
表-常用閥件CV值
Cv
Diap Bello Ball
hrag
w
m
0.3
0.3
0.7
0.7
0.7
1.1
2.4
3.3
25
4.5
50
8
90
12
16
245
72
460
120
725
175 1250 363 2400
582 3600
860 5400
10500
17500
26000
0.85
1.1
1.4
1.8
2.1
2.5
3
表-常用管件損失係數(ζ)換算適當PIPE長度
Gas Engineering Division
Marketech International Corp. Gas Engineering Division
Tube & Pipe Data
IT TUBE/PI O.
Marketech International Corp.
BG PIPING DESIGN
1.Bulk gas supply:CDA/N2/O2/Ar/H2/He 2.Flow Rate & Piping size. 3.Pressure drop 4.CQM/Filter/Flow Meter/Bellows 5.Construction recommend
820.0
1079.1
8542
3/8" 9.525
1
7.525 4.44511E 3.3
-05
10.0
18.4
44.5
59.8
100.4
165.9
274.0
360.6
1/2"
12.7 1.24
10.22 8.1992E- 1.8
5.4
10.0
24.1
32.4
54.4
90.0
148.5
195.5
05
3/4"
19.2 1.65
15.9 0.000198 0.7
2.2
4.1
10.0
13.4
22.5
37.2
61.4
80.8
456
15A
21.7 1.65
18.4 0.000265 0.6
1.7
3.1
7.4
10.0
16.8
27.8
45.8
60.3
77
20A
27.2 1.65
23.9 0.000448 0.3
1.0
A
BE
LV1
LV2
LV2
LV2
LV2
LV2
LV2
LV2
LV2
PIP
[mm]
[mm]
[m2]
E
[mm]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
[m/s]
1/4"
6.35
1
4.35 0.000014 10.0
29.8
55.0
133.0
178.9
300.5
496.6
1.4 流量與流速
流量(quantity of flow)為在單位時間內通過管中某段面之流體的流量.用體積表 示為體積流量.用重量表示為重量流量.
體積流量 重量流量
Q=A*υ W=γ*A*υ
管內流動之狀態不隨時間變化稱之穩流.在穩流的情況下,無論是重量或體積流量在 通過任一斷面其值皆相同.這稱為連續定律.
P↑
υ↓
應選擇較小的管徑
A.若無擴充性則浪費管材成本. B.設計不當,若有單一使用點氣體用量過大,則容易發生吸引作用.供氣不足使用
2. Q ↑ 截面積不變
P不變
υ↑
應選擇較大的管徑
A.流速增快,應選擇較大之管徑.供氣較為安全. B.設計不當,會造成管路發生冷凝現象.供氣容易產生不敷使用.
Gas Engineering Division
t
I.D A (m2)
E PE SIZE D (m (m
M
(m m) m)
1 1/4"
m6.)3
1 4.3 1.486
5
5 2E-05
2 3/8"
9.5
1 7.5 4.447
25
25 3E-05
3 1/2"
12. 1.2 10. 8.203
7
4 22 3E-05
4 15A 5 20A
21. 1.6 18. 0.000
B點絕對壓力
大氣壓 絕對零壓力(完全真空)
表-絕對壓與錶壓力
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
3.2 管路系統中影響壓損之變數
ITEM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13
14
15
16
17
18
19
PIPE SIZE 1/4" 3/8" 1/2" 15A 20A 25A 32A 40A 50A 65A 80A 100A
125A
150A
200A
250A
300A
350A
400A
900-Tee
0.8 0.8 0.8 1.3 1.5 2.5 2.5
3 3.5 4.5 5.5 7.5
9
12
14
17
21
23
26
Elbow
0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.8
1 1 1.5 2 2
3
3.5
4.5
5.5
6.5
7
8
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
H2 flow sheet:
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
He flow sheet:
Gas Engineering Division
重量ω(kg)
流體單位體積ˇ(m3)
公式 比重量(密度)γ=ω/ˇ(kg/m3) 流體之比重量與在1atm下,4℃之水的比重量之比重γm 比重S=流體比重量/760mmHg下,4℃之水的比重量之比重γm ＊比重無單位
Gas Engineering Division
Marketech International Corp.
4330
7150
9410
FLOW Q[Nm3/h]=
5.22
15.6
28.8
69.6
93.6
157.2
259.8
429
564.6
PRESSURE P[kg/cm2]=
Fix Factor
10
10
10
10
10
10
10
10
10
TEMPERATURE T=
25
25
25
25
25
25
25
25
25
TU
O.D
t
I.D
.2
.6 00558
1 200A 5
216 2.8 210 0.034
.3
.7 86699
1 250A 6
267 3.4 260 0.053
.4
.6 33769
1 300A 7
318
4 310 0.075
.5
.5 71965
1 350A 8
355
4 347 0.094
.6
.6 89534
1 400A 9
Reducer D -> 1/2D
0.15 0.15 0.15