Moving Average Applet

Hilfe für die Berechnung der Rohr Reibungsverlust und die Rohr wirtschaftliche Größe Analyse Applet Applets sind Programme auf der Java-Sprache, die entworfen sind, um auf Ihrem Computer mit der Java Run Time Umgebung laufen. Dieses Dokument behandelt zwei Themen, eine allgemeine Diskussion über dieses Thema und wie die Gleichungen entwickelt wurden. Die anderen einige spezifische Kommentare, wie das Applet funktioniert. Das folgende ist ein Auszug aus dem vorgenannten Buch. Dieses Java-Applet macht Reibungskopfverlustberechnungen für jede Newtonsche Flüssigkeit, für die die Viskosität im turbulenten Strömungsregime nur bekannt ist, was die meisten Fälle ist. Das Applet liefert Daten über die Rohrrauhigkeit, deren Herkunft in einer PDF-Datei am Ende dieser Seite erhalten werden kann. PIPE FRICTION HEAD DIFFERENCE FÜR NEWTONISCHE FLÜSSIGKEITEN Der Reibungskopf ist die Reibung durch die Bewegung von Fluid in einem Rohrleitungssystem und ist proportional zu Durchfluss, Rohrdurchmesser und Viskosität. Werte der Reibungsköpfe sind in den Referenzen 1 Amp 8 vorhanden. Der Reibkopf, wie hier definiert, besteht aus dem Reibungsverlust durch die Fluidbewegung und dem Reibungsverlust durch die Wirkung von Rohrverschraubungen (z. B. 90 ° C) Ellbogen, 45deg Biegungen, T-Stücke, etc.): Der Index FP bezieht sich auf Rohr Reibungsverlust und die Index FF an Armaturen Reibungsverlust. Newtonsche Flüssigkeiten sind eine große Klasse von Flüssigkeiten, deren wesentliche Eigenschaft VISCOSITY zuerst von Newton definiert wurde (siehe Anhang A für eine Liste der Newtonschen und Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten). Die Viskosität ist die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit einer gegebenen Flüssigkeitsschicht und der Kraft, die erforderlich ist, um diese Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Newton theoretisiert, dass für die meisten reinen Flüssigkeiten gibt es eine direkte Beziehung zwischen Kraft erforderlich, um eine Schicht und ihre Geschwindigkeit zu bewegen. Deshalb, um eine Schicht mit der doppelten Geschwindigkeit zu bewegen, benötigte die doppelte Kraft. Seine Hypothese konnte damals nicht getestet werden, aber später zeigte der französische Forscher Poiseuille seine Gültigkeit. Dies führte zu einer sehr praktischen Definition für die Viskosität. Die Darcy-Weisbach-Formel drückt den Widerstand gegen die Bewegung irgendeines Fluids in einem Rohr aus: wobei f ein nichtdimensionaler Reibungsfaktor ist. Oft geben die Tabellen Werte für den Reibungsverlust in Form von ft Flüssigkeit pro 100 ft Rohr. Wenn die entsprechenden Einheiten verwendet werden (Imperiales System), wird die Darcy-Weisbach-Gleichung: Die Reynolds-Zahl ist proportional zur kinematischen Viskosität, der durchschnittlichen Geschwindigkeit und dem Rohrinnendurchmesser. Es ist eine nichtdimensionale Zahl. Die kinematische Viskosität ist das Verhältnis der absoluten Viskosität zur flüssigen spezifischen Schwerkraft SG. Viskositätsdaten von gängigen Flüssigkeiten finden sich auch im Goulds-Pumpenkatalog. Laminar Flow - RE lt 2000 Ausgeprägte Strömungsregimes können beobachtet werden, wenn die Reynoldszahl variiert wird. Im Bereich von 0 bis 2000 ist die Strömung gleichmäßig und wird als laminar bezeichnet. Der Begriff laminar bezieht sich auf aufeinanderfolgende Schichten von Fluid unmittelbar nebeneinander oder laminiert. Betrachtet man einen Längsschnitt des Rohres, so ist die Geschwindigkeit der einzelnen Fluidteilchen null nahe der Wand und steigt auf einen Maximalwert in der Mitte des Rohres, wobei jedes Teilchen sich parallel zu seinem Nachbar bewegt. Wenn wir Farbstoff in den Strom einspritzen, würden wir feststellen, dass die Farbstoffpartikel ihre Kohäsion für lange Distanzen vom Injektionspunkt beibehalten. Abbildung 3-16 Laminare und turbulente Strömungsgeschwindigkeitsprofile. Der Reibungsverlust wird innerhalb der Flüssigkeit selbst erzeugt. Abbildung 3-16 zeigt, dass jede Schicht (in diesem Fall jeder Ring) von Flüssigkeit sich fortschreitend schneller bewegt, wenn wir näher an die Mitte kommen. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen jeder Fluidschicht bewirkt den Reibungsverlust. Der Reibungsfaktor f ist gegeben durch: Für viskose Fluide (d. h. n gt 50 SSU) erzeugt die Kombination von Geschwindigkeit und Viskosität gewöhnlich eine niedrige Reynoldszahl und damit eine laminare Strömung. Das Pumpen von viskosen Flüssigkeiten mit einer schnelleren Rate kann dazu führen, dass das Fluid turbulent wird, was zu hohen Reibungsverlusten führt. Die Tabellen für den viskosen Flüssigkeitsreibungsverlust, die in den Referenzen 1 Amp 8 angegeben sind, basieren auf der Gleichung für den laminaren Fluss, Gleichung 3-18. Diese Gleichung kann theoretisch abgeleitet werden und findet sich in den meisten flüssigen dynamischen Volumina (siehe Referenz 11). Ein interessanter Aspekt der laminaren Strömung ist, dass die Rohrrauhigkeit kein Faktor für die Bestimmung des Reibungsverlustes ist. Unstabile Strömung - 2000 ltRE lt4000 Der Fluss ist pulsierend und instabil und scheint Eigenschaften sowohl der laminaren als auch der turbulenten Strömung zu besitzen. Turbulente Strömung - RE gt 4000 Bei Reynoldszahl größer als 4000 ist es sehr schwierig, das Verhalten der flüssigen Partikel vorherzusagen, da sie sich in vielen Richtungen sofort bewegen. Wenn der Farbstoff in den Strom injiziert wird, werden die Farbstoffpartikel schnell dispergiert, was die Komplexität dieser Art von Strömung zeigt. Reynolds, der ursprünglich dieses Experiment gemacht hat, verwendete es, um die Nützlichkeit einer nichtdimensionalen Zahl (die Reynoldszahl) in Bezug auf Geschwindigkeit und Viskosität zu demonstrieren. Die meisten industriellen Anwendungen beinhalten Flüssigkeiten in turbulenter Strömung. Die Geometrie der Wand (Rohrrauhigkeit) wird ein wichtiger Faktor bei der Vorhersage des Reibungsverlustes. Es wurden viele empirische Formeln für turbulente Strömung entwickelt. Colebrooks-Gleichung ist die am meisten akzeptierte: Wo ist die durchschnittliche Höhe der Vorsprünge (absolute Rauheit) der Rohrwandfläche (z. B. 0,00015 ft für glattes Stahlrohr). Der Begriff D wird der Rohrrauhigkeitsparameter oder die relative Rauheit genannt. Da es nicht möglich ist, eine explizite Lösung für f abzuleiten, entwickelte L. F. Moody (siehe Abbildung 3-18) eine grafische Lösung. Das Diagramm zeigt die lineare Beziehung des Reibungsfaktors (f) mit der Reynoldszahl (Re) für das laminare Strömungsregime. Für Reynolds-Zahlen im mittleren Bereich (4.000 bis 1.000.000, turbulente Strömung) ist der Reibungsfaktor abhängig von der Reynolds-Zahl und dem Rohr-Rauheitsparameter, der als Übergangszone bekannt ist. Bei hohen Reynolds-Zahlen (1.000.000 und höher, voll turbulent) ist der Reibungsfaktor unabhängig von der Reynolds-Zahl und ist nur proportional zum Rohr-Rauheitsparameter. Dies ist die Zone der vollständigen Turbulenz. Einige typische Werte für die absolute Rauhigkeit: PIPE MATERIAL Absolute Rauhigkeit Verwendung des Appletes Die Daten für das System (siehe nächste Abbildung) werden im Bereich der allgemeinen Daten eingetragen. Wenn Sie den zu verwendenden Rohrtyp auswählen, werden Standardwerte für nom. Durchmesser und Innendurchmesser werden in die Rohrdatentabelle in den Spalten 1 und 2 eingefügt. Die in diesem Applet verwendeten Rohrdurchmesser sind hier erhältlich. Die Installationskosten für das Rohr werden auch in Spalte 3 in die Rohrdatentabelle eingefügt, das sind nur typische Werte und Sie müssen sie durch Werte ersetzen, die für Ihren Bereich gelten. Die Pipe-Datentabelle ist durch Doppelklick auf ein beliebiges Element in der 3. Spalte bearbeitbar. Sobald dies geschehen ist, können Sie die Schaltfläche Berechnen drücken und die Ergebnisse werden unten angezeigt. Die erste Zeile der Ergebnisse ergibt den gewählten Durchmesser, der dem Standarddurchmesser am nächsten liegt, basierend auf der Strömungsgeschwindigkeit und der Zielgeschwindigkeit. Die zweite Zeile gibt Auskunft darüber, was die Stromkosten und die Installationskosten wäre, wenn Sie den nächstgrößeren Durchmesser ausgewählt hätten. Diese Kosten können dann mit den Kosten für den kleineren Durchmesser verglichen werden, was die Kosteneinsparungen für ein Jahr ergibt, was wiederum bestimmt, wie viele Jahre benötigt werden, um die Rohrinstallationskosten oder den ROI-Zeitraum zurückzuzahlen. Der nächstgrößere Durchmesser wird dann ausgewählt und die gleiche Berechnung erfolgt auf der Basis des kleinsten Durchmessers. Die Absicht dieses Applet ist es, eine vernünftige Entscheidung über die Rohrgröße zu treffen, die mehr beteiligt ist als die Auswahl eines Rohrdurchmessers auf der Grundlage einer Zielgeschwindigkeit. Wenn ein System einen niedrigen statischen Kopf hat, können die Kosten der Leistung für ein solches System über ein Jahr gut die Installation eines größeren Rohres rechtfertigen, als es normalerweise auf der Grundlage einer Übereinstimmung mit einer Zielgeschwindigkeit erforderlich wäre. Um dies zu tun, müssen die Kosten für das Rohr, Kleiderbügel, Stützen, Flansche, etc. pro Fuß des Rohres bekannt sein. Die Leistungsaufnahme wird auf der Grundlage der Fluideigenschaften, der Rohrlänge und der Durchflussmenge berechnet. Die Pumpeneffizienz muss bekannt sein und wenn die Pumpe nicht gekauft wurde, kann mit dieser Kurve eine vernünftige Schätzung erfolgen. Die Kosten einer KiloWattstunde müssen ebenso bekannt sein wie die Motorleistung und dann die jährlichen Einsparungen, die durch die Installation eines größeren Rohres erreicht werden können, berechnet werden. Die verbrauchte Leistung wird mit der Standardformel berechnet: Die Rohrrauhigkeit ist wählbar und basiert auf den Werten in dieser Tabelle. Sie können auch eine Rohrrauhigkeit angeben, indem Sie auf den angezeigten Text der Rohrrölligkeitsauswahlbox klicken. Dadurch wird ein weiteres Textfeld angezeigt, bei dem die Rohrrauhigkeit eingegeben werden kann. Der verwendete Rohrdurchmesser ist der Innendurchmesser. Dieser Durchmesser variiert je nach Bauart des Rohres. Verschiedene Standards wie z. B. Kohlenstoffstahl-Zeitplan werden verwendet und sind wählbar. Diese Werte werden dann in einem Raster auf dem Applet angezeigt. Die Werte im Raster können jederzeit geändert werden. Die jährlichen Betriebskosten der Leistung werden auf der Grundlage der Anzahl der Betriebsstunden in einem Jahr, der Motorleistung und der Kosten pro kW-h berechnet. Dies geschieht auf der Grundlage einer Rohrgröße, die eng mit der Zielgeschwindigkeit übereinstimmt. Diese Berechnungen werden für die nächstgrößeren Rohrgrößen durchgeführt und mit den Installationskosten dieser Rohre verglichen. Der ROI (Return On Investment) Zeitraum ist das Verhältnis der Rohrkosten (inkl. Kauf und Montage) Differenz zwischen der anfänglichen Auswahl und dem nächsten verfügbaren Durchmesser und der Leistungskostenunterschied der anfänglichen Auswahl und dem nächsten verfügbaren Durchmesser. In der Grafik über dem ROI Zeitraum 6,5 Jahre (10.500 -7500) (1196-1658). Eine kleine Periode, zum Beispiel weniger als 2 Jahre bedeutet, dass es 2 Jahre dauern wird für die Energieeinsparungen, um die erhöhten Kosten der größeren Rohrgröße zurückzuzahlen. Denken Sie daran, dass es schwierig ist, die Rohrgröße nach der Tatsache zu ändern, die Kosten für den Abbau und die Produktionszeitverlust ist gewöhnlich sehr hoch. Die Reibungsberechnung in diesem Programm verwendet die Swamee-Jain-Gleichung. Es gibt keine Kopfverlustberechnung für Armaturenreibung. Daher ist die reale Reibung höher, was bedeutet, dass der Stromverbrauch etwas höher ist. Allerdings wird nicht erwartet, dass die ROI-Periode zu beeinflussen, da Armaturen Reibungsverlust ist in der Regel ein kleiner Teil des gesamten Kopfes. Der statische Kopf des Systems muss bekannt sein und wird dem berechneten Reibungskopf hinzugefügt. Wenn das Entlade - oder Saugende des Systems unter Druck gesetzt wird, sollte dies in den statischen Kopf aufgenommen werden. Wenn es irgendwelche anderen Prozessausrüstung wie Steuerventile, Wärmetauscher, etc. gibt, kann die Summe ihres Gesamtkopfverlustes in die Ausrüstung Kopfverlusttextbox eingegeben werden. Die Rohrleitungsarten, die zur Verfügung gestellt werden, sind Kohlenstoffstahlplan-Rohr und Identifikation-Rohr in den imperialen Maßeinheiten. Die Polyethylen-, PVC-M - und UPVC-Rohrgrößen-Originaldaten sind metrisch und die Größen wurden in Imperiale Einheiten umgewandelt. Das Applet bietet Ihnen zwei Möglichkeiten der Rohrgrößen, die größer sind als die anfängliche Auswahl auf der Grundlage einer Zielgeschwindigkeit und Sie können entscheiden, welche davon auf der Grundlage der ROI-Periode angemessen ist. Ein Mann steht auf einer Klippe und beobachtet einen Heißluftballon (der Ballon ist weit weg, es ist nicht nur sehr klein). Sie können auf die Playpause-Taste in der unteren linken Ecke des Applets klicken, um den Ballon zu sehen und zu fallen. Zwei wichtige Fragen gut Sonde: Was ist die durchschnittliche Veränderungsrate der Ballons Höhe, zwischen zwei verschiedenen Momenten in der Zeit Was ist die momentane Rate der Veränderung der Ballons Höhe, zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zeit Durchschnittliche Rate der Aufstieg Beobachten Sie die Animation und Sehen Sie, wie die Bewegung des Ballons mit dem Graphen zusammenhängt. Die Zeit bewegt sich mit einer stetigen Geschwindigkeit, aber der Ballon steigt und fällt bei verschiedenen Runden während der Reise. Wie würdest du diese Teile des Graphen beschreiben, wo der Ballon steigt? Welche Qualität hat der Graphen zu Zeiten, wenn der Ballon sich schnell bewegt. Stoppen Sie die Animation, deaktivieren Sie das Kontrollkästchen Ballon anzeigen und überprüfen Sie das Kontrollkästchen Durchschnittliche Änderungsrate visualisieren. Die Formel für die durchschnittliche Aufstiegsrate wird am unteren Ende des Applet gegeben, und Sie können Punkte auf der x-Achse verschieben, um zwei verschiedene Zeiten festzulegen. Ist es klar, wenn die durchschnittliche Aufstiegsrate positiv oder negativ sein sollte. Kontrollieren Sie das Kontrollkästchen Sekanten anzeigen. Was ist die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Aufstiegsgeschwindigkeit zwischen zwei Mal und der Steigung der zugehörigen Sekantenlinie Angenommen, wir wollen nicht nur die durchschnittliche Aufstiegsrate für den Ballon zwischen zwei verschiedenen Zeiten, sondern stattdessen wollen wir die sofortige Aufstiegsrate berechnen Zu genau 10 Minuten. Warum können wir dies nicht berechnen, indem wir die Punkte für t1 und t2 auf 10 ziehen. Sofortige Rate des Aufstiegs Betrachten wir wieder die Höhenfunktion des Ballons. Klicken Sie auf das Kontrollkästchen, um die Sekantenlinie anzuzeigen, und bestätigen Sie, dass die durchschnittliche Änderungsrate des Ballons die Steigung der Sekantenlinie ist. Klicken Sie auf das Kontrollkästchen, um die Linie tangential zur Kurve zum Zeitpunkt t t1 anzuzeigen. Es ist vernünftig zu glauben (wirklich), dass die Steigung der Tangentenlinie die augenblickliche Geschwindigkeit der Veränderung der Ballonhöhe ist, denn wenn man langsam t2 trifft, um t1 zu sehen, sieht man, dass die Sekantenlinie eine bessere und bessere Annäherung an die Tangentenlinie ist . Leider können wir den Hang der Tangentenlinie nicht einfach berechnen, indem wir dieselbe Formel verwenden, die wir für die Sekantenlinie gemacht haben (warum nicht). So heres die WIRKLICH GROSSE WICHTIGE FRAGE FÜR CALCULUS: Wie berechnen wir die Steigung der TangentenlinieBitte beachten Sie, dass diese Webseite die alte Version des NOAA Solar Calculator ist. Zurück, als dieser Rechner zuerst erstellt wurde, beschlossen wir, eine nicht standardisierte Definition von Längen - und Zeitzone zu verwenden, um den Koordinateneintrag weniger umständlich zu machen. So auf dieser Seite sind sowohl Längen - als auch Zeitzone als positiv im Westen definiert, anstatt den internationalen Standard von positivem östlich des Prime Meridian. Wir behalten diese Seite als eine Höflichkeit für jene Leute, die aus irgendeinem Grund den alten Rechner bevorzugen. Für den Rest von Ihnen, ermutigen wir Sie, stattdessen klicken Sie hier, um die aktualisierte Version von NOAAs Solar Calculator Richtungen auszuprobieren: Wählen Sie einen Ort aus der Stadt Pulldown-Menü, ODER wählen Sie LatLong eingeben - aus dem Pulldown-Menü, und manuell geben Sie die Breite, Länge Und Zeitzoneninformationen in den entsprechenden Textfeldern. Für diesen Rechner ist der Breitengrad positiv zum NORD, und Längengrad ist positiv für den WEST des Primärmeridians. Breitengrad und Längengrad können in degminsec oder Dezimalgraden in das Feld Deg: eingegeben werden. (Wenn du im Grade-Feld Dezimal-Grade eingibst, lösche bitte die Minuten - und Sekunden-Felder, oder sie werden hinzugefügt.) Wenn du eine Stadt aus dem Pulldown-Menü auswählst, werden die Breiten-, Längen - und Zeitzonenfelder ausgefüllt das Programm. Wenn Sie Breiten-, Längen - oder Zeitzonen manuell eingeben möchten, müssen Sie die Option LatLong eingeben - aus der Pulldown-Box der Stadt auswählen oder Ihre Nummern werden durch den ausgewählten Standort der Stadt überschrieben. Sie können eine andere Zeitzone für einen Standort eingeben, indem Sie Enter LatLong - in der Stadt-Pulldown-Box auswählen. Andernfalls wird die Zeitzone, die den ausgewählten Städten Local Standard Time zugeordnet ist, automatisch eingegeben. Wenn Sie im Feld "Sommerzeit" die Option "Ja" auswählen, wird die Sonnenzeitberechnung vorausgesetzt, dass die aktuelle Uhrzeit eine Stunde ab der Standardzeit eingestellt wurde. Wenn Sie sich der Zeitzone für einen Standort nicht sicher sind, verweisen wir auf unsere Zeitzonentabelle. Das Programm ruft das aktuelle Datum und die Uhrzeit von Ihrem Computer ab und füllt diese Werte in den Datetime-Feldern aus. Um Berechnungen für ein anderes Datum durchzuführen, wählen Sie einfach den Monat im Pulldown-Feld aus und geben den Tag und das vierstellige Jahr in die entsprechenden Eingabefelder ein. Die Tageszeit für die Berechnung kann in gleicher Weise geändert werden. Klicken Sie auf die Schaltfläche Solarposition berechnen. Sobald die Berechnungen abgeschlossen sind, können Sie Ihre Browser-Druckfunktion verwenden, um eine Hardcopy der Ergebnisse zu erhalten. Die Ergebnisse sind in den folgenden Einheiten angegeben: Gleichung der Zeit in Minuten der Zeit Solar Declination in Grad, mit positiv nach Norden Azimut in Grad im Uhrzeigersinn von Norden Höhe in Grad aus dem Horizont Cosinus von Solar Zenith Winkel ist unzureichend. Beachten Sie, dass für Breiten von mehr als 72 Grad Norden oder weniger als 72 Grad Süden, kann die Genauigkeit niedriger sein, zum Teil aufgrund der Auswirkungen der atmosphärischen Brechung.