Soy nuevo en la mecánica de fluidos y no entiendo cómo una válvula regula el caudal, ¿no debería ser constante de acuerdo con la ecuación de continuidad?

Answer 1

Como ya dijo Kim Aaron, la válvula agrega resistencia adicional al flujo.

Entonces, ¿qué es esta resistencia? Elaboraré esto de manera matemática con un ejemplo real.

Imagine un tanque de agua en el techo de una casa conectada a la planta baja por una tubería.

Aplique el principio de Bernoulli en la entrada de la tubería en el tanque y en la abertura en el suelo.

Deje que la presión en la entrada de la tubería sea P (presión manométrica) que surge debido a la altura del agua en el tanque. La presión en la abertura de la tubería a nivel del suelo es la presión atmosférica, que es 0 (presión manométrica).

Digamos que la elevación del primer punto desde el suelo es H, que puede suponer que es la altura del techo desde el suelo, pero tenga en cuenta que esto puede no ser la longitud de la tubería. La elevación en el suelo es 0.

Si la sección transversal de la tubería en los 2 puntos es de igual área, entonces la velocidad en estos 2 puntos debe ser igual de acuerdo con la ecuación AV = Q, ya que la descarga es constante en cada sección de la tubería. Deje que esta velocidad sea V.

Ahora aplicando el principio de Bernoulli

¿Qué es h ?

h es la pérdida de carga debido a la viscosidad del fluido. Agrega este término porque la ecuación de Bernoulli se aplica a fluidos invisibles.

h es una función de V ^ 2 / 2g.

L = longitud de la tubería, D = diámetro de la tubería

El primer término se debe a la pérdida de carga por fricción, el segundo término se debe a varias causas, como una contracción repentina, expansión, doblez, ajuste de tubería, válvula, etc. Puede encontrar estas expresiones en cualquier libro de mecánica de fluidos estándar.

P / ρg + H está causando el flujo y el cuadrado del caudal es proporcional a esto para una disposición de tubería.

Cuando cierra o abre una válvula abierta, aumenta o disminuye la K en la ecuación anterior, respectivamente. La válvula aumenta o reduce la restricción al flujo. Pero la diferencia de presión que causa el flujo permanece constante. Entonces, la Q se reduce o aumenta para que el producto permanezca constante. Así es como la válvula controla el caudal. Aumenta o reduce la resistencia al flujo.

Usted regula el flujo de corriente en un circuito eléctrico manipulando la R. Lo mismo ocurre con la válvula de control de flujo.

Sin embargo, el flujo puede reducirse si aumenta también la longitud de la tubería. Ahora se supone que la D en la ecuación anterior es constante. Por lo tanto, no afectará la Q. Sin embargo, el uso de una tubería de menor diámetro aumentaría la R, por lo que disminuiría la Q como consecuencia.

Ahora, ¿no debería ser constante la Q según la ecuación AV = Q? Es constante dentro de la tubería porque en cada sección de la tubería Q es igual en todas partes. Pero esta ecuación no regula la cantidad de agua que ingresa a la tubería. Se rige por la ecuación derivada anteriormente.

Answer 2

Tiene razón en que el flujo debe satisfacer la ecuación de continuidad. Sin embargo, la velocidad de flujo solo debe permanecer constante en diferentes secciones de la tubería. La velocidad de flujo puede cambiar con el tiempo siempre que cambie en cada ubicación. Imagina invertir una botella de agua. El agua fluye a cierta velocidad. Si aprieta la botella, aumenta el caudal. En ambos casos, con o sin exprimir, el caudal en diferentes secciones de la botella permanece igual; Sin embargo, en los dos casos, el caudal es diferente.

Así es como las válvulas regulan el caudal también. El caudal depende del diferencial de presión a través de la tubería. Las válvulas generalmente reducen este diferencial de presión, por lo que el caudal disminuye.

Answer 3

La ecuación de continuidad general para todo fluido es Q =: PAV donde: densidad P (PRONUNCIATE IT RHO)

Q es descarga

A es área

V es velocidad

El flujo solo es posible cuando satisface la ecuación de continuidad.

Para fluido incompresible: P (RHO) es la densidad que es constante y, por lo tanto, la ecuación se convierte en

Q = AV.

AHORA SI FLUJO INCOMPRESIBLE ESTÁ FLUYENDO EN LA VÁLVULA REGULADORA SATISFACERÁ LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD HACIENDO QUE LA DESCARGA sea constante.

Lo que puedo percibir como su duda es que está asumiendo que la pestaña de agua es una válvula reguladora, pero según yo, en el caso de la pestaña de agua, este no será el caso porque consiste en una curva de 90 grados antes de la apertura y, por lo tanto, se produce la pérdida de energía cinética que Más tarde estudiarás en mecánica de fluidos como PÉRDIDAS MAYORES Y MENORES EN TUBERÍA

Answer 4

Una válvula para controlar el flujo agrega mucha resistencia al circuito de flujo. La misma presión no puede forzar tanto fluido a través de la pequeña abertura en la válvula como podría hacerlo si la válvula estuviera completamente abierta.

Hay muchas pérdidas dentro de una válvula, pero incluso si no hubiera pérdidas, todavía restringiría el flujo. Para una diferencia de presión dada disponible para mover el flujo, se puede alcanzar una velocidad máxima basada en la ecuación de Bernoulli (ver el principio de Bernoulli). Esa velocidad más alta posible ocurriría en el área abierta más pequeña del flujo. Esa velocidad multiplicada por esa área es la velocidad de flujo de volumen máximo que puede alcanzar esa abertura dada la diferencia de presión disponible para mover el fluido. Si hace ese agujero más pequeño, entonces pasará menos volumen porque la velocidad máxima sigue siendo la misma. Si abre mucho el área, no alcanzará la velocidad máxima, pero podría obtener más volumen. Entonces, cuando abre una válvula, al principio es una abertura muy pequeña, por lo que obtiene un caudal pequeño. A medida que lo abres más y más, el caudal aumenta. Más allá de algunas áreas abiertas, ya no obtienes mucho aumento en la velocidad de flujo. Esto se debe a que la resistencia del resto del circuito comienza a ser importante, mientras que para las aberturas más pequeñas, domina la resistencia de la válvula.

Answer 5

Q = A × V, como resultado de la reducción del área sin ningún aumento en la velocidad, la descarga se reducirá, y eso es lo que sucede en las válvulas.

Y en mi opinión, el punto que lo confunde es por qué Q es constante en una tubería con área variable o en boquillas convergentes o divergentes.

En este ejemplo, la respuesta es que los fluidos tienen la capacidad de aumentar su velocidad comprometiendo la reducción del área o reducir su velocidad en caso de aumentar el área, lo que no está permitido en el caso de las válvulas.