Springen naar inhoud

Gesimuleerde dichtheid


  • Log in om te kunnen reageren

#1

cupido28

    cupido28


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 03 juli 2011 - 21:33

Ik wil d.m.v. waterverplaatsing een scheiding aanbrengen tussen materialen van verschillende dichtheden. Het lijkt mij dat ik d.m.v. opwaartse druk een gesimuleerde dichtheid van water ontstaat. Ik wil dit vervolgens kunnen berekenen, zodat als ik weet welke dichtheid ik wil simuleren welke druk ik moet realiseren. Ik wil dit doen dmv een schroef en door het toerental te varieren, dus ook de gesimuleerde dichtheid varieren.

Ik heb alleen niet voldoende kennis omtrent deze grootheden om dit te kunnen berekenen. Is er iemand die mij hierbij zou kunnen helpen?

Groeten,

Cupido28

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

sirius

    sirius


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 juli 2011 - 17:02

Ik begrijp niet helemaal wat je wilt doen. Kun je een plaatje schetsen van hoe jouw opstelling eruit moet zien?
Duct tape is like the force: it has a dark side, a light side and it holds the universe together.

#3

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 04 juli 2011 - 18:43

Het lijkt mij dat ik d.m.v. opwaartse druk een gesimuleerde dichtheid van water ontstaat.

Druk of snelheid hebben geen invloed op de dichtheid van water. Snelheid heeft wel invloed op de wrijvingskracht die het water uitoefent op deeltjes en daarmee kunnen in sommige gevallen deeltjes van elkaar gescheiden worden, dat wordt dan classificatie genoemd. Misschien is dat wat je bedoelt?
Hydrogen economy is a Hype.

#4

cupido28

    cupido28


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 juli 2011 - 21:09

Druk of snelheid hebben geen invloed op de dichtheid van water. Snelheid heeft wel invloed op de wrijvingskracht die het water uitoefent op deeltjes en daarmee kunnen in sommige gevallen deeltjes van elkaar gescheiden worden, dat wordt dan classificatie genoemd. Misschien is dat wat je bedoelt?


Fred,

Wat ik bedoel is het volgende:

Uiteraard kan de dichtheid van water niet veranderen, dat is bekend. Ik heb een recycling-bedrijf. Daarin hebben wij een machine ontworpen waarin water wordt rondgepompt. Daarin is de machine in drie vakken opgedeeld. In het eerste vak komt het water omhoog, stroomt naar het tweede vak en vervolgens komt het water in het derde vak, alwaar het water weer naar het eerste vak wordt gepompt. In het eerste vak komt ons materiaal terecht, door de stroming worden lichtere delen meegenomen naar het tweede vak en de zwaardere delen zinken in het eerste vak, alwaar het wordt uitgehaald. Dit systeem werkt goed, maar wij willen beter kunnen controleren welke delen naar de volgende bak gaan en welke delen zinken in het eerste vak, ervan uitgaande dat alle delen in een statische situatie in water zinken.

Mijn gedachte is als volgt: 1. In mijn eerste vak komt water omhoog en ontstaat opwaartse druk. Ik kan deze druk beinvloeden door de omwentelingen van mijn schroef te varieren. Maar om exact te kunnen sturen, moet ik dus een verband kunnen maken tussen de opwaartse druk ( de gesimuleerde dichtheid) en het aantal omwentelingen van mijn schroef.

De druk die uitgeoefend wordt, wordt bepaald door de oppervlakte en kracht (p=F/A), dichtheid is kg/m3. Mijn vraag is hoe kom ik van de ene naar de andere. De afmetingen zijn bekend, zoals volume die de schroef voortbrengt, hetgeen het aantal omwentelingen van de schroef de opwaartse druk bepaald.

Alvast bedankt voor de hulp

Groeten,

Kees

#5

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 08 juli 2011 - 11:17

Ik heb in dit verband nog nooit van de term gesimuleerde dichtheid gehoord maar ik kan waarschijnlijk raden wat je bedoelt. De watersnelheid die je met die schroef veroorzaakt zorgt voor een opwaarts gerichte wrijvingskracht waardoor sommige deeltjes met een dichtheid groter dan water toch omhoog kunnen gaan. Dat effect is niet simpelweg in formulevorm te benaderen als ontstond er als het ware een hogere waterdichtheid door die snelheid.

Over wat voor watersnelheid praten we hier?

En wat voor materiaaldeeltjes moeten gescheiden worden: grootte, vorm, dichtheden?
Hydrogen economy is a Hype.

#6

cupido28

    cupido28


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 10 juli 2011 - 18:41

Ik heb in dit verband nog nooit van de term gesimuleerde dichtheid gehoord maar ik kan waarschijnlijk raden wat je bedoelt. De watersnelheid die je met die schroef veroorzaakt zorgt voor een opwaarts gerichte wrijvingskracht waardoor sommige deeltjes met een dichtheid groter dan water toch omhoog kunnen gaan. Dat effect is niet simpelweg in formulevorm te benaderen als ontstond er als het ware een hogere waterdichtheid door die snelheid.

Over wat voor watersnelheid praten we hier?

En wat voor materiaaldeeltjes moeten gescheiden worden: grootte, vorm, dichtheden?


De watersnelheid is aan te passen en juist de uitkomst van de formule. De materiaaldeeltjes die gescheiden moeten worden zijn kunststofdelen scheiden van aluminium/non-ferro. Het gaat dan met name om delen <4 mm.

Mijns inziens zijn er twee invalhoeken mogelijk. Enerzijds heeft het deel dat zinkt in water, daarbij een bepaalde snelheid die wordt bepaald door het verschil in dichtheid tussen het water en het deel. Enerzijds zou de valsnelheid kunnen worden gecompenseerd door een tegengestelde opwaartse snelheid van het water, waardoor lichtere delen omhoog gaan en de zwaardere delen blijven zinken. Een andere invalshoek is een stroming veroorzaken van de zijkant, waardoor de snelheid van de stroming, de afstand van de oppervlakte van het water tot de scheidingsgrens en de valsnelheid van het zinkende materiaal bepaald waar de stukken terecht komen, in het eerste of het tweede vak. In beide gevallen moeten er formules zijn om de berekening te kunnen maken van het noodzakelijk aantal omwentelingen.

1. Snelheid van water is afhankelijk van het volume en het aantal omwentelingen. Immers de spoed van de schroef en de afmeting van de schroef bepaald het volume per omwenteling. Als het volume per omwenteling bekend is en de afmeting waar het water omhoogkomt, is ook bekend wat de snelheid is van het water.

2. Als we de snelheid van het water weten, is uit te rekenen wat de druk is, indien ook bekend is wat de oppervlakte van de te scheiden stukken zijn.

3. Druk is vervolgens om te rekenen naar KgF/m2. (Wikipedia). Maar nu mis ik nog de stap hoe is van kgf/m2 naar kgf/m3 te komen. Als ik dat kan, kan ik terug rekenen naar het aantal gewenste omwentelingen.

Groeten,

Kees

#7

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 10 juli 2011 - 21:50

Ik heb nu geen tijd om hier uitgebreid op in te gaan, dat doe ik eventueel morgenavond.
Lees alvast dit topic. Dat gaat overigens alleen over bolvormige deeltjes maar dan heb je alvast een beetje een idee waar het bij stromingsweerstand om draait.
Hydrogen economy is a Hype.

#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 11 juli 2011 - 17:14

Op een materiaaldeeltje in een vloeistof werken de volgende krachten:
zwaartekracht: Fz = mg = ρVg
opwaartsekracht (Archimedes): Fo = ρsVg
wrijvingskracht: Fw = CwAρv2

m = massa materiaaldeeltje, kg
V = volume materiaaldeeltje, m3
g = versnelling van de zwaartekracht, 9,81 m/s2
ρs = dichtheid materiaaldeeltje, kg/m3
ρ = dichtheid vleoistof, kg/m3
v = verticaal snelheidverschil tussen deeltje en vloeistof, m/s
A = frontaal oppervlak van deeltje, m2
Cw = wrijvingscoefficient tussen vloeistof en deeltje (dimensieloos, wordt ook wel met CD of Cs aangeduid)
D = diameter bolletje, m
d = diameter bolletje, mm (= 1000 D)

Als de dichtheid van een deeltje hoger is dan van de vloeistof en alle krachten toevallig precies in evenwicht zouden zijn, dan geldt:

Fz = Fo + Fw

ρsVg = ρVg + CwAρv2 = ρVg[1 + ACwv2/(2gV)]

ρsVg = ρVg[1 + v2/X] waarin X = 2gV/(ACw)

Dus een deeltje zal zweven als: ρs= ρ[1 + v2/X]

De "gesimuleerde dichtheid" van de vloeistof is dus gelijk aan: ρ[1 + v2/X]

Uit bovenstaande dat volgt dat als de deeltjesdichtheid ρs groter is dan de vloeistofdichtheid ρ het deeltje op dezelfde hoogte zal blijven zweven als:

v = ;)[X(ρs/ρ - 1)]

Is de opwaarts gerichte vloeistofsnelheid groter dan deze v dan stijgt het deeltje, is de vloeistofsnelheid lager dan zinkt het deeltje. Deeltjes met een dichtheid lager dan de vloeistof zullen altijd stijgen, maar stijgen sneller naarmate de opwaartse vloeistofsnelheid groter is.

Die X kan men beschouwen als een vormfactor van het deeltje, want ook Cw (oftewel CD) is afhankelijk van de vorm en ruwheid van het deeltje (maar helaas ook enigszins van de vloeistofsnelheid, zie dat eerdergenoemde topic).

Is het deeltje een glad rond bolletje en is de vloeistofsnelheid zodanig dat Re > 500 zodat Cw = 0,44 dan is X = ~ 30D oftewel X = 0,03d (met dimensie m2/s2)

Rekenvoorbeeld: Voor gladde ronde bolletjes met d = 4 mm en ρs = 1100 kg/m3 in water geldt dat X = 0,12 m2/s2 dus de minimaal benodigde opwaartse vloeistofsnelheid om het deeltje te beginnen stijgen is v = 0,11 m/s en de gesimuleerde vloeistofdichtheid = 1,10ρ , dus 1100 kg/m3 in het geval van water, en dat is dan natuurlijk gelijk aan de dichtheid van het zwevende bolletje.

Als die materiaaldeeltjes in de praktijk echter geen perfect gladde bolletjes met allemaal dezelfde diameter zijn, dan wordt het moeilijk om een realistische waarde voor X te bepalen (mede omdat de waarde van Cw dan een gok is) want dan hebben meerdere deeltjes van hetzelfde materiaal (met dezelfde dichtheid) echter verschillende waardes voor X en ervaren dus bij dezelfde opwaartse vloeistofsnelheid een verschillende gesimuleerde vloeistofdichtheid.
Hydrogen economy is a Hype.

#9

cupido28

    cupido28


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 12 juli 2011 - 01:08

He Fred,

Zie er hoopvol uit.

Zal morgen eens uitpluizen.

Alvast bedankt voor de moeite.

Groeten,

Kees





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures