Berechnung der dissipationsbehafteten kritischen Düsenströmung realer Gase

Zusammenfassung

 Eine Vorgehensweise für die eindimensionale Berechnung von Realgas-Polytropen bei Berücksichtigung der spezifischen Dissipationsarbeit infolge von Reibung und Stoßverlusten wird vorgestellt. Darauf aufbauend ist der maximale Durchsatz für die Gase Methan, Heptan und Xenon ermittelt und mit den Ergebnissen der einfachen analytischen Methode auf der Basis der isentropen Zustandsänderung des idealen Gases verglichen worden; erwartungsgemäß ergeben sich große Abweichungen. Anhand der berechneten Durchsätze mit und ohne Dissipation wird gezeigt, daß die Dissipation gaslabhängig unterschiedlich groß ist. Darüber hinaus hat sich ergeben, daß man mit den einfachen Methoden gemäß API RP 520 und W.C. Edmister praktisch zu den gleichen Realgas-Durchsätzen kommt, weil sich die Fehler gegenseitig kompensieren. Die Hauptvariablen der vereinfachten Berechnungsmethoden werden diskutiert.

Abstract

 An approach for the one-dimensional prediction of real gas polytropic changes with consideration of the specific dissipative work as a result of friction and impact losses is presented. Based on this the maximum flow rates for methane, heptane and xenon gas were calculated and compared with results obtained by using the simple analytical method based on the isentropic state change of the ideal gas. As expected, large deviations arise. On the basis of the flow rates with and without considering for dissipation it is demonstrated that the dissipation effect depends on the gas type. Further on, it is shown that practically equal real gas flow rates are predicted by using the approaches as specified in API RP 520 and according to W.C. Edmister, because the modelling errors mutually compensate. The main variables of these methods are discussed.