Evaluating resistance coefficients of straight-through diaphragm control valves
Despite the extensive use of straight‐through diaphragm valves in many diverse industrial applications, very few studies of frictional pressure loss for straight‐through diaphragm valves have been reported in the open literature. The few that are available are for fully opened valves based on the ta...
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| Veröffentlicht in: | Canadian journal of chemical engineering 2009-10, Vol.87 (5), p.704-714 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
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| container_end_page | 714 |
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| container_start_page | 704 |
| container_title | Canadian journal of chemical engineering |
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| creator | Mbiya, B. M. Fester, V. G. Slatter, P. T. |
| description | Despite the extensive use of straight‐through diaphragm valves in many diverse industrial applications, very few studies of frictional pressure loss for straight‐through diaphragm valves have been reported in the open literature. The few that are available are for fully opened valves based on the tacit assumption that different sized diaphragm valves are geometrically similar. In this study, the pressure drops across five straight‐through diaphragm valves were measured in four aperture positions. Resistance coefficients were determined by experimentally establishing pressure gradients upstream and downstream of the valves. The experiments were carried out using Newtonian and non‐Newtonian fluids over a wide range of Reynolds numbers with the emphasis on obtaining laminar flow data. The Hooper 2‐k correlation was corroborated and found to be valid at Reynolds numbers |
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Malgré l'utilisation répandue des obturateurs à diaphragme à deux voies dans diverses installations industrielles, très peu d'études sur la perte de pression par frottement dans les obturateurs à diaphragme à deux voies ont été recensées dans la littérature non classifiée. Le peu d'études trouvées concernent des obturateurs entièrement ouverts et reposent sur l'hypothèse tacite selon laquelle les obturateurs à diaphragme de différentes tailles sont semblables d'un point de vue géométrique. Dans le cadre de la présente étude, les chutes de pression dues au passage dans chacun des obturateurs à diaphragme à deux voies ont été mesurées pour quatre ouvertures différentes. Les coefficients de frottement ont été déterminés en mesurant, par l'entremise d'essais, les gradients de pression en amont et en aval des obturateurs. Les essais ont été menés avec des fluides newtoniens et non newtoniens, avec un large éventail de nombres de Reynolds et en mettant l'accent sur l'obtention de données au sujet de l'écoulement laminaire. La corrélation de Hooper (2‐k) a été corroborée et il a été établi qu'elle est valide dans le cas de nombres de Reynolds inférieurs à 10 pour ce qui est des obturateurs à diaphragme à deux voies. Pour des nombres de Reynolds supérieurs, il a été établi que le coefficient de frottement est lié à la taille de l'ouverture de l'obturateur. Trois méthodes différentes (séparation de domaine, sommation simple et combinaison sélective) ont été explorées en utilisant un modèle à deux constantes pour prévoir les coefficients de frottement pendant les essais. La comparaison des corrélations aux données recueillies pendant les essais et aux modèles existants a permis d'établir que la méthode du modèle à deux constantes avec sommation simple produit de bons résultats. Étant donné la complexité des opérations nécessaires pour tenir compte de la taille du diaphragme, de son ouverture exacte et du type de fluide, et ce, pour un nombre de Reynolds compris entre 0,1 et 100 000, cette méthode fournit aux ingénieurs concevant des pipelines une corrélation simple et semi‐empirique dont ils peuvent se servir pour estimer les coefficients de frottement liés aux obturateurs à diaphragme à deux voies utilisés pour la régulation.</description><identifier>ISSN: 0008-4034</identifier><identifier>EISSN: 1939-019X</identifier><identifier>DOI: 10.1002/cjce.20210</identifier><identifier>CODEN: CJCEA7</identifier><language>eng</language><publisher>Hoboken: Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company</publisher><subject>Applied sciences ; Chemical engineering ; diaphragm valve ; Exact sciences and technology ; Hydrodynamics of contact apparatus ; loss coefficients ; non-Newtonian fluid ; pipe fittings ; pressure losses ; resistance coefficients</subject><ispartof>Canadian journal of chemical engineering, 2009-10, Vol.87 (5), p.704-714</ispartof><rights>Copyright © 2009 Canadian Society for Chemical Engineering</rights><rights>2009 INIST-CNRS</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c4100-ce510fe81b5d4e0670aef4384eb2bde62adf276e394e4cb906f18516294de9903</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c4100-ce510fe81b5d4e0670aef4384eb2bde62adf276e394e4cb906f18516294de9903</cites></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktopdf>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002%2Fcjce.20210$$EPDF$$P50$$Gwiley$$H</linktopdf><linktohtml>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002%2Fcjce.20210$$EHTML$$P50$$Gwiley$$H</linktohtml><link.rule.ids>314,780,784,1417,27924,27925,45574,45575</link.rule.ids><backlink>$$Uhttp://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=21989846$$DView record in Pascal Francis$$Hfree_for_read</backlink></links><search><creatorcontrib>Mbiya, B. 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The experiments were carried out using Newtonian and non‐Newtonian fluids over a wide range of Reynolds numbers with the emphasis on obtaining laminar flow data. The Hooper 2‐k correlation was corroborated and found to be valid at Reynolds numbers <10 for straight‐through diaphragm valves. At higher Reynolds numbers the resistance coefficient is shown to be dependent on the size and the opening of the valve. Three different approaches (domain separation, simple summation, and selective combination) using a two‐constant model to predict the experimental resistance coefficients were explored. Comparison of the correlations with experimental data and existing models has shown that the simple summation two‐constant model approach has substantial merit. Considering the complexities of accounting for the valve size, the valve opening position, the type of fluid over a Reynolds number range of 0.1–100 000, this model gives pipeline design engineers a simple, semi‐empirical correlation for the estimation of resistance coefficients of straight‐through diaphragm control valves.
Malgré l'utilisation répandue des obturateurs à diaphragme à deux voies dans diverses installations industrielles, très peu d'études sur la perte de pression par frottement dans les obturateurs à diaphragme à deux voies ont été recensées dans la littérature non classifiée. Le peu d'études trouvées concernent des obturateurs entièrement ouverts et reposent sur l'hypothèse tacite selon laquelle les obturateurs à diaphragme de différentes tailles sont semblables d'un point de vue géométrique. Dans le cadre de la présente étude, les chutes de pression dues au passage dans chacun des obturateurs à diaphragme à deux voies ont été mesurées pour quatre ouvertures différentes. Les coefficients de frottement ont été déterminés en mesurant, par l'entremise d'essais, les gradients de pression en amont et en aval des obturateurs. Les essais ont été menés avec des fluides newtoniens et non newtoniens, avec un large éventail de nombres de Reynolds et en mettant l'accent sur l'obtention de données au sujet de l'écoulement laminaire. La corrélation de Hooper (2‐k) a été corroborée et il a été établi qu'elle est valide dans le cas de nombres de Reynolds inférieurs à 10 pour ce qui est des obturateurs à diaphragme à deux voies. Pour des nombres de Reynolds supérieurs, il a été établi que le coefficient de frottement est lié à la taille de l'ouverture de l'obturateur. Trois méthodes différentes (séparation de domaine, sommation simple et combinaison sélective) ont été explorées en utilisant un modèle à deux constantes pour prévoir les coefficients de frottement pendant les essais. La comparaison des corrélations aux données recueillies pendant les essais et aux modèles existants a permis d'établir que la méthode du modèle à deux constantes avec sommation simple produit de bons résultats. Étant donné la complexité des opérations nécessaires pour tenir compte de la taille du diaphragme, de son ouverture exacte et du type de fluide, et ce, pour un nombre de Reynolds compris entre 0,1 et 100 000, cette méthode fournit aux ingénieurs concevant des pipelines une corrélation simple et semi‐empirique dont ils peuvent se servir pour estimer les coefficients de frottement liés aux obturateurs à diaphragme à deux voies utilisés pour la régulation.</description><subject>Applied sciences</subject><subject>Chemical engineering</subject><subject>diaphragm valve</subject><subject>Exact sciences and technology</subject><subject>Hydrodynamics of contact apparatus</subject><subject>loss coefficients</subject><subject>non-Newtonian fluid</subject><subject>pipe fittings</subject><subject>pressure losses</subject><subject>resistance coefficients</subject><issn>0008-4034</issn><issn>1939-019X</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2009</creationdate><recordtype>article</recordtype><recordid>eNp9kEtLAzEURoMoWKsbf8FsRBBGbx7zyFKH-kJ0o-gupJmbNnU6U5Np1X9vtNWlq3DhfIdwCDmkcEoB2JmZGTxlwChskQGVXKZA5cs2GQBAmQrgYpfshTCLJwNBB-RhtNLNUveunSQegwu9bg0mpkNrnXHY9iHpbBJ6r91k2qf91HfLyTSpnV5MvZ7MI9r2vmuS6Flh2Cc7VjcBDzbvkDxdjh6r6_Tu4eqmOr9LjYgfTQ1mFCyWdJzVAiEvQKMVvBQ4ZuMac6Zry4ocuRQozFhCbmmZ0ZxJUaOUwIfkeO1d-O5tiaFXcxcMNo1usVsGVQhelBlnMpIna9L4LgSPVi28m2v_qSio72jqO5r6iRbho41WB6Mb62MNF_4WjMpSliKPHF1z767Bz3-MqrqtRr_udL2JkfHjb6P9q8oLXmTq-f5KVayUoqIv6oJ_AZtXi74</recordid><startdate>200910</startdate><enddate>200910</enddate><creator>Mbiya, B. 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The experiments were carried out using Newtonian and non‐Newtonian fluids over a wide range of Reynolds numbers with the emphasis on obtaining laminar flow data. The Hooper 2‐k correlation was corroborated and found to be valid at Reynolds numbers <10 for straight‐through diaphragm valves. At higher Reynolds numbers the resistance coefficient is shown to be dependent on the size and the opening of the valve. Three different approaches (domain separation, simple summation, and selective combination) using a two‐constant model to predict the experimental resistance coefficients were explored. Comparison of the correlations with experimental data and existing models has shown that the simple summation two‐constant model approach has substantial merit. Considering the complexities of accounting for the valve size, the valve opening position, the type of fluid over a Reynolds number range of 0.1–100 000, this model gives pipeline design engineers a simple, semi‐empirical correlation for the estimation of resistance coefficients of straight‐through diaphragm control valves.
Malgré l'utilisation répandue des obturateurs à diaphragme à deux voies dans diverses installations industrielles, très peu d'études sur la perte de pression par frottement dans les obturateurs à diaphragme à deux voies ont été recensées dans la littérature non classifiée. Le peu d'études trouvées concernent des obturateurs entièrement ouverts et reposent sur l'hypothèse tacite selon laquelle les obturateurs à diaphragme de différentes tailles sont semblables d'un point de vue géométrique. Dans le cadre de la présente étude, les chutes de pression dues au passage dans chacun des obturateurs à diaphragme à deux voies ont été mesurées pour quatre ouvertures différentes. Les coefficients de frottement ont été déterminés en mesurant, par l'entremise d'essais, les gradients de pression en amont et en aval des obturateurs. Les essais ont été menés avec des fluides newtoniens et non newtoniens, avec un large éventail de nombres de Reynolds et en mettant l'accent sur l'obtention de données au sujet de l'écoulement laminaire. La corrélation de Hooper (2‐k) a été corroborée et il a été établi qu'elle est valide dans le cas de nombres de Reynolds inférieurs à 10 pour ce qui est des obturateurs à diaphragme à deux voies. Pour des nombres de Reynolds supérieurs, il a été établi que le coefficient de frottement est lié à la taille de l'ouverture de l'obturateur. Trois méthodes différentes (séparation de domaine, sommation simple et combinaison sélective) ont été explorées en utilisant un modèle à deux constantes pour prévoir les coefficients de frottement pendant les essais. La comparaison des corrélations aux données recueillies pendant les essais et aux modèles existants a permis d'établir que la méthode du modèle à deux constantes avec sommation simple produit de bons résultats. Étant donné la complexité des opérations nécessaires pour tenir compte de la taille du diaphragme, de son ouverture exacte et du type de fluide, et ce, pour un nombre de Reynolds compris entre 0,1 et 100 000, cette méthode fournit aux ingénieurs concevant des pipelines une corrélation simple et semi‐empirique dont ils peuvent se servir pour estimer les coefficients de frottement liés aux obturateurs à diaphragme à deux voies utilisés pour la régulation.</abstract><cop>Hoboken</cop><pub>Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company</pub><doi>10.1002/cjce.20210</doi><tpages>11</tpages></addata></record> |
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