Flow in een leiding

Edwin13387

hallo,

Eerst even een kleine situatie schets.

Ik ben bezig met de aanschaf van een nieuwe koelventilator. Deze zal echter zowel een andere druk als flow moeten produceren als de huidige ventilator. Hierdoor kan dus niet het oude werkpunt op de ventilator curve gehanteerd worden(daarbij is deze zeer slecht ontworden en heeft de ventilator dus te veel druk).

Nu is de nieuwe drukval bekend

1500mmwg naar 1000mmwg.

Nu zou ik graag aan de hand van de nieuwe drukval, 0,5 bar, de flow in die leiding willen berekenen.

Het probleem is dat ik wel alle dimensies van de leiding heb(is een koelingleiding in een mold), maar niets van de snelheid.

Ik kan nu geen formule vinden die ik kan gebruiken om v te berekenen.

Ik heb naar Bernoulli gekeken maar ik heb geen begin snelheid. Daarbij krijg je dan een dP van 50000 dit doorrekenen naar snelheid geeft een onrealistisch hoge snelheid. Ik heb ook pipeflowcalculations.com gebruikt maar dan komt er ook een te hoge flow uit.

Wat doe ik fout?

Als laatste mogelijkheid zie ik de verdeling van de lucht.

De ventilator blaast de lucht naar de molds, hier wordt het verdeeld over kleine kanaaltjes. Ik ben er van uit gegaan als ik de wet van Bernoulli gebruik in alle kanaaltjes de druk en flow gelijk is(als aanname, uiteraard is de flow in de leiding die recht op de inlaat zit het beste). Maar moet Het resultaat van de flow, of het drukverschil van de leidingen gedeeld worden door het aantal leidingen? Van de druk ben ik 99,99 zeker van niet. van de flow was ik dat ook maar nu het blijft fout gaan...

mvg

edwin

Edwin13387

Ik ben er bij vergeten te melden dat Poiseuille hier niet opgaat.

de stroming is zeker turbulent.

Fred F.

Nu is de nieuwe drukval bekend

1500mmwg naar 1000mmwg.

Nu zou ik graag aan de hand van de nieuwe drukval, 0,5 bar, de flow in die leiding willen berekenen.

Als ik het goed begrijp is de drukval 500 mmwg en dat is niet 0,5 bar maar 0,05 bar, toch? Die drukval zal hoofdzakelijk wrijvingsverlies zijn dus Bernoulli speelt maar een beperkte rol.

Maak eerst eens een tekening van het hele systeem met drukken, lengtes en diameters van de leiding(en) en kanaaltjes want anders is dit voor ons buitenstaanders niet duidelijk.

Edwin13387

Hallo,

Ik zal proberen het te proberen duidelijker te maken.

Ten 1e is er inderdaad sprake van een fout. met moet 5000 mmwg zijn. Er zit een nanometer op de leiding, op dit moment draait de ventilator bij 1.1 bar, dit moet 1.5 worden.

Het uittekenen van de hele situatie wordt niet gewardeerd hier gok ik, dus zal ik de intensie proberen te verklaren.

Vanuit een ventilator wordt de luchtstroom(P1,5 bar) verdeelt over 12 secties. In deze secties wordt de lucht verder verdeeld over X kanaaltjes.

Wat ik nu probeer te achterhalen:

als ik nu de wrijving in de leiding verwaarloos(de eventuele verliezen zullen ook al in de huidige opstelling zitten dus zal er nog steeds een significante verbetering zijn bij de verhoging van 0,4 bar). Dit zou betekenen dat de dP over de mold, en dus de kanaaltjes van 4 mm doorsnee en ong 15 cm lang, 0,5 bar is. Aan de hand van deze dP zoek ik een formule om de maximum stroonsnelheid te bepalen.

Ik hoop hier een formule voor te vinden. Uit lochica denkend lijkt mij dit te bestaan:

Bij dit soort vernouwingen is het drukverschil de drijvende kracht, hoe groter dP hoe sneller de stroming.

De formule hiervoor kan ik alleen niet vinden.

Fred F.

Het uittekenen van de hele situatie wordt niet gewardeerd hier gok ik

Geen probleem hoor. Maak gewoon een handschets, scan die en upload die via de groene UPLOAD knop rechts onder het nieuweberichtenvenster. Check eerst wel de grootte van je bestand want je hebt hier misschien een beperkte ruimte, staat linksonder. Je kunt je scan natuurlijk ook uploaden via een andere website en de link hier posten.

Probleem hier is dat de drukval blijkbaar van 1,5 bar naar 1,0 bar is waardoor er een flinke expansie van het gas plaatstvindt en gewone formules voor drukval van een leiding/kanaal niet helemaal meer gelden. Ook is de lengte van 15 cm voor een kanaaltje erg kort waardoor het instroomeffect relatief groot is. Proberen om het debiet af te leiden uit de drukval is nooit nauwkeurig maar in dit geval erg onnauwkeurig. Bovendien begrijp ik niet hoe je weet dat de druk van de ventilator van 1,1 naar 1,5 bar omhoog moet als je niet weet wat het debiet is. Het debiet is toch het doel en de drukval resulterend?

Ik schat dat bij een drukval van 0,5 bar over een kanaaltje van 4 mm diameter en 15 cm lengte het debiet ruwweg 10 kg/s per kanaaltje zal zijn. Is dit het debiet wat je verwacht?

Fred F.

Ik schreef kg/s maar ik bedoelde ruwweg 10 kg/uur per kanaaltje.

Edwin13387

Alvast bedankt Fred,

Maar even over de schatting van 10 m3/h.

Dit komt neer op ong. 221 m/s, dit licht in mijn blik erg hoog.

maar ik werk hier nog niet zo lang, dus veel praktijk ervaring heb ik niet.

De tekening van het systeem komt nog, ik heb morgen een gesprek omt e kijken hoe het in de machine verdeeld wordt. dit is een gedeelte dat niet zichtbaar is dus ik nu nog niet weet.

Dus morge weet ik meer.

edwin

Edwin13387

Hallo,

Hierbij een heel late reactie, maar het was erg druk hier.

Ten 1e heb ik toch een flinke fout gemaakt. het gaat inderdaad van 1 naar 1,15 bar

In de bijlage zit een kleine situatie schets, zie einde bericht.

Ik zal even uitleggen wat wat is:

Eerst zie je de ventilator met punt A en B, Dit is de locatie waar ik de huidige flow heb gemeten(punt A, de inlaat van de ventilator) en het punt waar de druk wordt gemeten.

Na deze ventilator loopt een leiding die de lucht over de 12 secties verdeelt.

De leidingen die verticaal lopen zijn de toevoer van de secties, deze komen uit in een sectie boks.

Deze boksen zijn een grote puinhoop van bedrading etc. echter moet de lucht hier zich een pat door vinden. Ik streef er dus ook naar, als deze berekend moet worden, hier gewoon een flinke weerstand voor te pakken en dat op deze manier te gebruiken.

Vanuit deze boks wordt de lucht in een "klauw" geblazen, dit is een bewegend mechanisme.

Als laatste komt de lucht door deze klauw in de mold, hier wordt de lucht verdeeld over verschillende kanaaltjes.

De lucht wordt horizontaal in de mold geblazen en met behulp van een t vorm verdeelt in een verticaal kanaal deze hebben een diameter van 4mm en een lengte van onder 13,8cm / boven 13,5.

Gezien de instelling van dit systeem wil ik aan de hand van de maximale flow in de klauw(heeft kleinste opp.) berekenen hoeveel flow er is bij een druk van 1,15 bar.

mvg

edwin

: ventilator.PNG (18.49 KiB) 1486 keer bekeken

Fred F.

Het bovenste plaatje begrijp ik.

Het plaatje linksonder is van de "boks" met draden als ik het goed begrijp.

Het plaatje rechtsonder begrijp ik niet. Is dat de "mold" met de kanaaltjes? Maar waar zijn die kanaaltjes dan? En hoeveel kanaaltjes zijn er per mold? Zijn er vier molds per boks? Is de uitlaat van de kanaaltjes gewoon naar de atmosfeer of zit er nog wat achter?

Wat met een "klauw" bedoeld wordt is mij ook niet duidelijk. Je schrijft dat de klauw het kleinste oppervlak heeft, hoe klein is dan dit oppervalk?

Vanaf B gerekend heb je een systeem met een heleboel weerstanden in serie: de grote pijp (rond 80 cm, 7m), de kleinere pijp (rond 25 cm, 2,5 m), de box met draden, de "klauw" en de "mold" met de kanaaltjes. Als ik het nu goed begrijp zal de totale drukval over het hele systeem vanaf B straks 0,15 bar zijn, maar de weerstand over de "boks" en de "klauw" zijn onbekend. Dan wordt het dus hopeloos om door te rekenen, maar wellicht hoeft dat ook niet want je schrijft:

Dit is de locatie waar ik de huidige flow heb gemeten(punt A, de inlaat van de ventilator)

Als je de huidige flow al weet bij een druk van 1,1 bar in B dan zal de nieuwe flow bij 1,15 bar in B ongeveer 22 % meer zijn dan nu:

de drukval van het systeem toeneemt van 0,1 naar 0,15 bar waardoor het debiet ruwweg toeneemt met een factor

(0,15/0,1) = 1,22

Edwin13387

Hallo Fred,

Heel erg bedankt voor de uitleg so far.

Ik zal eerst even het gedeelte van de klauw proberen te verklaren,

Onderaan in de afbeelding zie je een plaatje, dit zit op de kast gemonteerd.

Hiertussen zit nog een kogelafsluiter, deze was niet aangegeven.

In deze plaat zit een bol bevestigd, dit zorgt er voor dat de as naar de klauw kan mee bewegen.

Deze as (wel getekend) bestaat uit 2 delen zodat de lengte ook variabel is, deze schuiven over elkaar heen.

Na deze pijp zit 1 helft van de klauw(getekend), de 2e helft van de klauw is aan een andere pijp bevestigd.

Op deze wijze zitten er 4 halve klauwen per box. Deze 2 volledige klauwen houden 2 molds vast, niet weergegeven.

De reden dat ik verwacht dat dit de bottleneck zou zijn is dat het oppervlak van de doorstroom(dus niet de wand) hier een straal heeft van 38 mm. de kanaaltjes in de mold zijn maar 4 mm. echter zijn dit er genoeg om een groter totaal oppervlak te krijgen.

Ik hoop dat de klauw iets duidelijker geworden is, maar mijn gebrek aan grafisch vermogen maakt het er niet makkelijker op.

Maar dan over de opmerking die mijn dag helemaal goed maakten:

Je geeft aan dat een grove indicatie voor de factor van flow verhoging wordt weergegeven door

\(factor=\sqrt{\frac{nieuw}{oud}}\)

Dit met

nieuw: nieuwe overdruk

oud: oude overdruk

factor: De factor waarmee het debiet verhoogd wordt.

Nu heb ik hier nog 1 vraag over, hoe kom je hier aan.

Is dit praktijk ervaring of een erg afgeleide van iets anders?

Is dit toevallig ook ergens anders beschreven?

Dit omdat ik toch zal moeten onderbouwen waarom de flow met 22% verhoogd wordt.

mvg

edwin

Fred F.

Algemeen geldt voor niet samendrukbare media dat drukval van een weerstand is evenredig met ρ.v² waarin ρ = dichtheid en v = stroomsnelheid.

Voor (samendrukbaar) gas klopt dit ook vrij nauwkeurig als de drukval niet al te groot is t.o.v. de absolute druk en ρ en v dus vrij constant zijn door de gehele weerstand.

Bijvoorbeeld: voor de drukval van een leiding wordt de Darcy-Weisbach vergelijking gebruikt waarin die ρ.v² voorkomt.

Edwin13387

Hallo Fred,

Dit zal mijn laatste bericht zijn over dit onderwerp.

Dus erg bedankt voor de steun.

Ik heb inderdaad de formule omgezet in de voorgaande vergelijking.

Hierdoor moet ik kunnen kijken naar een betere ventilator.

Edwin

(p.s. slotje op???)

Edwin13387

Hallo,

Helaas loop ik toch nog tegen 1 probleempje aan.

Als je de druk van 100000Pa naar 110000Pa verhoogt, wat doet de temperatuur dan?

Volgens de ideale gaswet:

P*V=NRT oud = P*V=NRT nieuw

P*V=N*T oud = P*V=N*T nieuw

\(\frac{P*V}{N*T}\)

oud =

\(\frac{P*V}{N*T}\)

nieuw

\(\frac{100000*V}{N*T}\)

oud =

\(\frac{110000*V}{N*T}\)

nieuw

doordat in voorgaande stukken is aangenomen dat het een niet samendrukbare media is is V constant

\(\frac{100000}{T}\)

oud =

\(\frac{110000}{T}\)

nieuw

dit zou betekenen dat bij de huidige druk verhoging(10%) er een evenredige temperatuur stijging zou zijn.

Aangezien dit dan ook 10% zou zijn betekend dat er al 30C opgewarmd wordt door de drukverhoging.

Dit is niet zo, ik ben hier zeker van omdat ik op dit moment met een dT van 15 tot 20C te maken heb.

Fred F.

De ideale gaswet is niet van toepassing hier. Je moet de wet van Poisson gebruiken: T2/T1 = (p2/p1)^(k-1)/k

waarin T = absolute temperatuur, p = absolute druk en k = Cp/Cv =1,4 voor lucht.

Daaruit volgt dat T2 - T1 = T1.[(p2/p1)^0,286 -1] als de compressor isentropisch zou werken.

In de praktijk is dat nooit het geval en is het isentropisch rendement kleiner dan 100 %.

Stel in jouw geval dat het compressor rendement 50 % is met p2 = 110000 Pa en T1 = 293 K dan is T2 - T1 = 16 graden.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Flow in een leiding

Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding

Re: Flow in een leiding