Przejdź do treści

Entropy generation and exergy destruction in transient and compressible steam flow through ISA 1932 measuring nozzle

W systemach pomiarowych, w których strumień masy wyznacza się na podstawie spadku ciśnienia, dotąd rzadko analizowano dokładne straty energii. W naszym badaniu skupiliśmy się na tym, ile entropii powstaje i ile „użytecznej” energii (egzergii) tracimy, gdy przegrzana para przepływa przez dyszę pomiarową typu ISA 1932 przy zadanym strumieniu. Do analizy wykorzystaliśmy podejście oparte na drugiej zasadzie termodynamiki, które pozwala ocenić straty w przepływie ściśliwym i nieustalonym. Zachowanie przepływu obliczyliśmy przy użyciu dwóch modeli turbulencji z rodziny RANS: k-ω SST 2006 i realizowalnego k-ε. Wyniki porównaliśmy z wartościami uzyskanymi wg norm przemysłowych. Za punkt odniesienia przyjęliśmy sytuację niezakłóconego przepływu w rurociągu. Okazało się, że choć oba modele dają podobne wartości strumienia energii, to tempo powstawania entropii i utraty egzergii różni się nawet o 55%. Analiza pokazała, że udział entropii generowanej przez wymianę ciepła jest praktycznie pomijalny w porównaniu z całkowitą ilością entropii. Najwyższe zmierzone tempo powstawania entropii wyniosło 45,33 W/(m·K), a odpowiadające mu tempo utraty egzergii 4 190 W – niemal w całości spowodowane rozpraszaniem lepkościowym. Wyniki te odpowiadają wartościom bezwymiarowej całkowitej generacji entropii dla rozpatrywanej liczby Reynoldsa Re.

Artykuł:

Energy

Autorzy z PW:

Krzysztof J. Wołosz 

Rok wydania: