Расчет времени предпродувки детали при поддуве защитным газом

[hvr63]

Задача - рассчитать время продувки полости детали перед сваркой, до полного ее заполнения защитным газом.

Объем полости детали - известен.

Расход защитного газа поддува - известен.

Давление в полости детали - атмосферное.

Неравномерностью перемешивания газов в полости - пренебречь. 

[NikOtiN]

  Показания расхода с ротаметра - они для давления, на котором градуировался этот ротаметр. Нужно выставить это давление на редукторе. Далее показание расхода с ротаметра нужно пересчитать на расход газа при атмосферном давлении. Если речь про аргон, то полость заполнять через отверстие в нижней части полости, воздух стравливать через отверстие в верхней части.

Дальше логично если
время заполнения = объем полости / расход газа при атм. давл.

[hvr63]

Во время заполнения, газы в полости перемешиваются. Если пренебречь неравномерностью перемешивания, то можно считать, что за единицу времени выходит равномерно перемешанная смесь.

1 молекула газа (воздуха, пока кислород не трогаем) получится, если смесь будет разбавлена в соотношении 1:6,022х10 в 23 степени (1 моль).

[G_Kar]

@hvr63, газы не перемешиваются, если обеспечен ламинарный поток. Газы тяжелее воздуха можно переливать как воду из одного открытого сосуда в другой при определенных условиях. Физика процесса абсолютно такая же как наливать воду в пустой сосуд. Если "плюхать" то воздух попадает в воду и тут же выдавливается водой наружу. В газах то же самое, только чуть медленнее из-за низкой разности плотностей. Думаю процесс больше походит на "Лава-лампу".

[Георгий 11]

@hvr63,2-3 объема от наполняемого сосуда.

[hvr63]

Объясню в чем суть проблемы.

Пишу программу по управлению сварочными процессами, которая автоматически назначает сварочные параметры исходя из геометрии детали (толщина стенки; диаметр сварочной орбиты и т.д.). Решил добавить параметр  поддува детали: расход газа и время предпродува.

Предположение, что газы не перемешиваются, в данном случае не прокатывает. Мне надо исходить из идеальных условий, то есть, что при заполнении, происходит равномерное перемешивание смеси. Степень ламинарности, отношение площади сечения к длине сосуда и т.п., я буду потом компенсировать эмпирическими коэффициентами. В моей ситуации, я предполагаю, нужно руководствоваться законом Авогадро.

Есть еще альтернатива всему этому - применить датчик кислорода. Но есть ограничения: цена 6 тысяч; только вертикальная установка; температура продуваемого воздуха max 50-80 град, ну и подключение-автоматику уже нужно городить..

Изменено 1 октября, 2021 пользователем hvr63

[hvr63]

На основании своего, отнюдь не Оксфордского, образования, смог сваять только это.

В общем как-то так.

Т_{предпродува} = V(q^М - 1)/(q - 1)/Q (мин)

V - объем полости детали (л)

q - знаменатель геометрической прогрессии = 0,5

М - 1 моль = 6,0221 х 10²³

Q - расход газа поддува (л/мин)

 

Надеюсь профессура, сваривающая на досуге, подтянется и потычет меня носом в ошибки.

[Zwangsschweiser]

@hvr63, можно в симуляторе солидворкса сей процесс воспроизвести. С разными калибрами отверстий, с разным их расположением, с разным расходом на входе. Плюс можно ещё отсекатель входящего газа поставить, используя эффект Коанда прилепить поступающий газ к стенке сосуда, вызвав слоение.

Не так всё однозначно с законом Авогадро - это предел, а в во времени всё интересно происходит. Посмотри, как лежит дым на поверхности пара "сухой воды". Видео с 5.29

 

https://www.youtube.com/watch?v=TeQdwvHkTCY&t=809s

Изменено 4 октября, 2021 пользователем Zwangsschweiser

[hvr63]

 

 

можно в симуляторе солидворкса сей процесс воспроизвести.

 

А что, в Солиде и газодинамический модуль есть? Не знал. У меня в Инверторе нет.

Моделирование это конечно хорошо, но все детали разные и динамика потоков каждый раз будет разная. Проще газоанализатор применить.

Математика пока получается наименее затратная. К тому же я применил алгоритм расчета по негативному сценарию, когда газы полностью перемешиваются. Если перемешивание частичное, то и время продувки сокращается.

[Zwangsschweiser]

А что, в Солиде и газодинамический модуль есть?

Есть.

 

 

К тому же я применил алгоритм расчета по негативному сценарию

 

А смысл? Перерасход газа. Если применить меры, чтобы не было активного перемешивания(наливать ламинарно, по стеночке) то будет практически чистое вытеснение.

Изменено 4 октября, 2021 пользователем Zwangsschweiser

[hvr63]

А смысл? Перерасход газа. Если применить меры, чтобы не было активного перемешивания(наливать ламинарно, по стеночке) то будет практически чистое вытеснение.

 

Это тепличные условия. К тому же все равно нужно какое-то конкретное время продувки в цифрах. И чтобы обеспечить ламинарность нужно до предела снижать скорость потока, а это время.

Если серия деталей, да еще сидит простой оператор, то нужен упрощенный регламент.

На практике это выглядит примерно так.

[Zwangsschweiser]

@hvr63, автоматизация производства самогонных аппаратов? ))

[hvr63]

@Zwangsschweiser, об этом можно только мечтать, но чаще обычное косметическое производство.

[hvr63]

По моему учению, деталь D50 x L1000 продуется за 42 секунды.

Стоимость газа, включая время самой сварки кольцевого шва D50 мм, составит 5 рублей. При расходе поддува - 4 л/мин и 12 л/мин горелки.

Изменено 4 октября, 2021 пользователем hvr63

[Спанч Боб]

Не помню точно в какой теме читал про установку пропанового редуктора после ротаметра для избавления избыточного наброса газа на старте. Если не ошибаюсь надо просто вмандить лягушку в шланг, давление там на выходе 2000-3600 Па и этого будет достаточно?

[hvr63]

 

 

для избавления избыточного наброса газа на старте

 

Не, тут лясы точатся про поддув, не про пшик.