Физика высоких давлений

Вопросы и темы касательно трима, спарки манифольда и т.д.

Модераторы: svetkins, Vladimir_VRO

Физика высоких давлений

Сообщение vsd » 30 ноя 2015, 13:38

Недавно на недружеском форуме было небольшое обсуждение в духе "что лучше - 12 литров/200 бар или 18 литров/300 бар". По просьбам трудящихся скомпилирую сюда некоторые свои изыскания.

Суть вопроса. При высоких давлениях (выше 230 атмосфер) воздух начинает сжиматься нелинейно. Причем нелинейность с ростом давления возрастает. Задача - посчитать реальную разницу между спаркой 2x12x200 и 2x12x300. Описывается это безобразие формулой Ван дер Ваальса, для неё есть много онлайн калькуляторов, например вот: http://www.calistry.org/calculate/vanDerWaalsCalculator
Считаем сколько моль воздуха у нас поместится в 300-т барную спарку. Жмакаем на n, и забиваем слева-направо
P - 300 bar
V - 24 литра (стандартная спарка),
a - 0.1358 J*m3/mol2 Коэффициенты для воздуха (отсюда: http://faculty.wwu.edu/vawter/PhysicsNe ... State.html):
b - 3.64x10-5 m3/mol
n - пропускам
T - 25 градусов Цельсия

Получаем почти 270 моль. Это объема газа в молях, которые поместились в 2x12x300 при 25 градусах. Найдем свободные литры. Для этого считаем в другую сторону на том же калькуляторе. Моли оставляем (270), нажимаем на V, указываем давление в 1 бар. Получаем 6682 литра.

Итого имеем: ожидаемый объем для спарки 2x12x300bar = 7200 литров, реальный - около 6700. 500 литров недостача, это около 7%. То есть при 300 барах число молекул воздуха в спарке такое же, каким было при 280-ти барах идеального газа. Примерно так.

При этом коэффициент гуляет около единицы (+-1%) где-то до 230 бар. А дальше начаниется веселье.

Теперь посчитаем, что покажет нам манометр, когда мы залезем в 4-х градусную воду карьера (со спаркой воздуха 2х12х300). По тому же калькулятору выходит 6200 литров свободного воздуха, а манометр покажет около 266 бар.

Сравним с забивкой 232-х барных баллонов тем же способом. Получим 224 моля газа в заправленном состоянии при 25 градусах. При этом в воде давление упадет не на 34 бара (300->266), а на 25 (232->207). И сдышать из этой спарки можно будет 5150 литров (в 4-х градусной воде). Итого реальной разницы между 200 и 300 барными спарками в реальных условиях - 1000 литров свободного газа (6200 против 5150). На слух вроде разница в 100 бар и в 50%. И вроде как ещё стейдж с собой тянешь (по ожидаемой разнице), а фактическая разница - меньше половинки стейджа. Разница может быть немного другой, если будут совпадать температуры забивки и использования. Но в 90% случаев баллоны у нас забиваются в более теплых условиях, чем используются.

Соответственно, если выбирать 2x12x300 или 2x15x232, то в реальность объем газа в 15-ти литровой спарке чуть-чуть БОЛЬШЕ (~6900 литров против ~6700) при равном весе на суше.
Аватар пользователя
vsd
 
Сообщений: 157
Зарегистрирован: 31 авг 2014, 19:52
Имя: Дмитрий
Город: Киев
Уровень: Студент

Re: Физика высоких давлений

Сообщение techdivedao » 01 дек 2015, 10:53

Нужно будет проверить учитывается ли уравнение Ван Дер Ваальса в софте для газ блендинга.
Аватар пользователя
techdivedao
 
Сообщений: 570
Зарегистрирован: 18 янв 2012, 18:40
Откуда: Kiev
Имя: Igor
Город: Kiev
Уровень: AdvTxInstructor TDI

Re: Физика высоких давлений

Сообщение vsd » 01 дек 2015, 12:14

Мешалка в MultiDeco - учитывает, как и мешалка в DIR Wetnotes (у неё выбор есть - учитывать или нет).
Например, если забивать x50 до 232 бар с добивкой воздухом, то по модели идеального газа надо перепускать 85 бар кислорода, а по модели реального - 81 бар (по DIR Wetnots; MultiDeco говорит, что кислорода надо 84 бара - очевидно, немного алгоритмы отличаются)
Аватар пользователя
vsd
 
Сообщений: 157
Зарегистрирован: 31 авг 2014, 19:52
Имя: Дмитрий
Город: Киев
Уровень: Студент

Re: Физика высоких давлений

Сообщение techdivedao » 01 дек 2015, 16:35

Вечером дома посмотрю как там сделано в DM5.
Аватар пользователя
techdivedao
 
Сообщений: 570
Зарегистрирован: 18 янв 2012, 18:40
Откуда: Kiev
Имя: Igor
Город: Kiev
Уровень: AdvTxInstructor TDI

Re: Физика высоких давлений

Сообщение techdivedao » 01 дек 2015, 18:21

DM5 не учитывает, считает тупо как Exel.
Аватар пользователя
techdivedao
 
Сообщений: 570
Зарегистрирован: 18 янв 2012, 18:40
Откуда: Kiev
Имя: Igor
Город: Kiev
Уровень: AdvTxInstructor TDI

Re: Физика высоких давлений

Сообщение Ostrovok » 01 дек 2015, 23:06

Ну нифига-се. Прикольно. А при 1000бар всего в два раза больше.
Аватар пользователя
Ostrovok
 
Сообщений: 10
Зарегистрирован: 28 янв 2013, 20:41
Имя: Юра
Город: Киев
Уровень: Instructor

Re: Физика высоких давлений

Сообщение BaluBig » 02 дек 2015, 11:17

Да. Заглавный пост темы достоен занесения в анналы! sm_34
Аватар пользователя
BaluBig
 
Сообщений: 144
Зарегистрирован: 19 авг 2014, 09:43
Имя: Сергей
Город: Киев
Уровень: Basic Trimix

Re: Физика высоких давлений

Сообщение techdivedao » 17 дек 2015, 23:12

Нашел в DM5 настройку, где в блендинге учитываются свойства реального газа можно по Ван дер Ваальсу, а можно по GERG-2004.
Аватар пользователя
techdivedao
 
Сообщений: 570
Зарегистрирован: 18 янв 2012, 18:40
Откуда: Kiev
Имя: Igor
Город: Kiev
Уровень: AdvTxInstructor TDI


Вернуться в Технический дайвинг

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

cron