Explicaré cómo estimar la caída de presión. Esto usará un gráfico Moody.
Este diagrama le permite calcular un factor de fricción una vez que haya calculado el número de Reynolds para el flujo en sus tuberías. Esto es fácil de hacer.
Primero debe averiguar qué tan rápido fluye el líquido. Asumiré que está fluyendo agua a través de las tuberías. Si se trata de otro líquido, puede rehacer esta información de ese líquido. Pero como esto es solo una estimación aproximada, eso probablemente ni siquiera sea necesario.
- Si tuviera que leer un solo libro sobre ciencia de datos, ¿cuál sería y por qué?
- ¿Cuáles son tus citas favoritas de los libros de Paulo Coelho?
- ¿Qué libros electrónicos lees?
- ¿Cuáles son los mejores libros de autoayuda para principiantes?
- Si escribieras una parodia de la serie de Harry Potter, ¿cómo se llamaría y de qué se trataría?
Usted ha dicho que el caudal volumétrico es de 4 litros / minuto. Necesitamos usar unidades consistentes en todo momento, así que voy a elegir usar centímetros para que los números no sean muy grandes o muy pequeños. Un litro es un cubo con 10 cm en cada lado. Entonces un litro es igual a un volumen de 10 cm x 10 cm x 10 cm = 1000 cm ^ 3. Entonces tenemos un caudal de 4000 cm ^ 3 / min. Ahora pongamos eso en volumen por segundo: 4000 cm ^ 3 / min x 1 min / 60 seg = 66.7 cm ^ 3 / s.
Necesitamos combinar el área de los tubos en la que se divide este volumen. Necesita descubrir cómo se conectan las tuberías entre sí. Tal vez hay múltiples que alimentan muchos tubos todos en paralelo y luego estos pueden conectarse en serie. Debe averiguar cuántos tubos comparten el flujo de volumen total. Hice un arreglo de tubos para explicar a qué me refiero. El líquido ingresa desde la izquierda (impulsado por la bomba). Se divide en tres ramas. Cada rama entra en un colector, y el flujo se divide en 11 tubos en cada rama. Entonces hay 33 tubos en paralelo, todos compartiendo el flujo. Asumiré que el flujo se divide por igual entre todos esos tubos. El flujo continúa y pasa por otros tres radiadores, pero estos están en serie con el primero. Sigue siendo la misma cantidad de flujo en cada tubo. No hemos dividido más el flujo, es como tener tuberías más largas. Por lo tanto, no agregamos más flujo cuando colocamos más radiadores en serie.
Por lo tanto, nuestro caudal volumétrico se divide en 33 pasillos cada uno. El área dentro de cada tubo es pi veces el diámetro de un cuadrado y luego todo se divide por 4. Cada ID es de 0.9 mm. Pero estoy trabajando en cm. Entonces 0.9 mm x 1 cm / 10 mm = 0.09 cm. El área abierta de cada tubo es 3.14159 x (0.09 cm) ^ 2/4 = 0.00636 cm ^ 2. Hay 33 de estos, así que multiplique esa área por 33 para obtener el área combinada: 33 x 0.00636 cm ^ 2 = 0.210 cm ^ 2.
Ahora podemos calcular la velocidad del flujo dentro de cada tubo.
Vel = (caudal de volumen) / (área) = (66.7 cm ^ 3 / s) / 0.210 cm ^ 2 = 318 cm / s. Eso también es igual a 3.18 m / s en caso de que sea más conveniente.
En este punto, podemos calcular el número de Reynolds para ese caudal en las tuberías.
En este punto, me resulta más fácil convertir todo en metros porque sé los valores en mi cabeza en esos números.
La primera letra griega, rho, es la densidad del líquido. Para agua de 1000 kg / m ^ 3. La V es la velocidad = 3.18 m / s. D es el diámetro de cada tubo = 0.9 mm = 0.0009 my la letra griega en el fondo es mu, la viscosidad dinámica del líquido. Para el agua, la viscosidad es de aproximadamente 0.001 N s / m ^ 2. Eso es newton segundos por metro cuadrado.
Entonces Re = 1000 kg / m ^ 3 x 3.18 m / sx 0.0009 m / 0.001 N s / m ^ 2 = 2860
Para ese valor de Re, leí un factor de fricción de aproximadamente 0.046.
Ahora queremos calcular la caída de presión que acompaña a eso. Está dada por esta ecuación, que vino de la página web Moody Chart:
Tenemos todo en esa ecuación excepto L. Necesitamos saber la distancia que fluye el líquido a lo largo de los tubos. Esa NO es la longitud total de la tubería, es la longitud de todos esos tubos paralelos. Podemos ignorar los colectores y las grandes líneas que alimentan los radiadores. En el diagrama es L más L. Es la longitud del tubo de diámetro pequeño por el que fluye el líquido.
Si la tubería se enrolla dentro de cada intercambiador de calor, entonces necesita calcular la longitud del tubo doblado. Pero básicamente, si te imaginaste a ti mismo como una gota de agua, es la longitud que seguirías en una pasada a través de todo el sistema desde la salida de la bomba hasta la entrada de la bomba, excepto que solo estamos contando los pequeños pasillos ya que allí es donde la mayoría de se producirá la caída de presión.
Voy a usar 2 m para la longitud total.
Entonces ahora la caída de presión es
0.046 x 1000 kg / m ^ 3 x (3.18 m / s) ^ 2/2 x 2m / 0.0009m = 463 N / m ^ 2 = 463 Pa = 0.00463 bar = 0.067 psi.
En realidad, es una caída de presión bastante pequeña, por lo que espero que su sistema tenga tramos más largos de tuberías y quizás menos tuberías en paralelo. Pero si puede avanzar a través de estos cálculos utilizando las dimensiones de su sistema, debería ser capaz de encontrar la caída de presión.