Springen naar inhoud

Problemen bij ontwerp pompsysteem


  • Log in om te kunnen reageren

#1

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 13:30

Goedemiddag,

Allereerst wil ik mijn complimenten geven aan dit forum. Naar mijn idee worden er zeer veel nuttige antwoorden gegeven :)

Om maar direct met de deur in huis te vallen zit ik met een systeem wat er (vereenvoudigt) als volgt uit ziet:
Geplaatste afbeelding

Groter: http://i41.tinypic.com/111l36a.jpg

Uit de bovenstaande afbeelding blijken denk ik ook gedeeltelijk mijn vragen.
Als eerste willen we bepalen wat de druk in punt B wordt. Dit om te kijken of de leiding deze druk wel aan kan.
Heb ik zo voldoende informatie en welke formules kan ik hier dan voor gebruiken?
Grofweg ben ik hier dus eigenlijk op zoek naar het verband tussen het debiet, de stroomsnelheid, de diameter van de leiding en de druk.

Als tweede ben ik benieuwd naar de snelheid in punt C. Is deze snelheid hetzelfde als punt B? De diameter en het debiet veranderen namelijk niet. Echter zit je wel met een bepaald leidingverlies. Of is dit leidingverlies alleen van invloed op de drukval in de leiding wat uiteindelijk weer van invloed is op de keuze voor de pomp?
Zo ja: hoe valt deze drukval vervolgens te bepalen en zijn er nog meer dingen waar ik rekening mee moet houden?

Note: bij punt c is de leiding gewoon open, het water stroomt zo via de buitenlucht de buffer in.

Ik hoop dat jullie me zo verder kunnen helpen, wanneer er meer informatie nodig is hoor ik dat graag.

M.v.g.
Thijs

Edit: Formaat afbeelding aangepast

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 13:35


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

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2012 - 14:01

Heb ik zo voldoende informatie en welke formules kan ik hier dan voor gebruiken?

Leidingdrukvallen bereken je met Moody frictiefactor. Ik heb daar in het verleden al diverse malen over geschreven:
http://www.wetenscha.....ghlite=+Moody

Wat mij opvalt zijn de idioot hoge stroomsnelheden in jouw systeem: 5,7 m/s in een zuigleiding van een pomp is vragen om moeilijkheden (cavitatie).
13,4 m/s in de persleiding is volstrekt absurd.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 14:15

Oke, die drukval ga ik wel uit komen met alle vindbare theorie zo te zien. Echter de druk in punt B bepalen vind ik toch een lastig iets.
Zijn dit zulke idiote stroomsnelheden dan? 70 kuub per uur door een leiding van 66mm lijkt mij toch niet absurd in de tuinbouw.
Die snelheden zijn simpelweg berekent door het debiet te delen door de oppervlakte. (m3/s delen door m2 = m/s)

Het systeem draait hier nu ook al op en er lijkt ook totaal geen sprake van cavitatie of iets, de pomp draait als een zonnetje.
We willen nu alleen kijken hoe klein we kunnen gaan kwa afvoerleiding zonder in problemen te komen met de maximaal toelaatbare druk. (Een zo hoog mogelijke stroomsnelheid in punt C is gewenst voor de werking van het volledige systeem)
Of maak ik ergens een domme fout in mijn snelheidsberekening/redenatie? :)

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 14:21


#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2012 - 17:11

Echter de druk in punt B bepalen vind ik toch een lastig iets.

Druk in B is atmosferische druk (boven buffertank) plus 2 meter statische hoogte plus drukval over leiding van B naar C.

Het systeem draait hier nu ook al op en er lijkt ook totaal geen sprake van cavitatie of iets, de pomp draait als een zonnetje.

Hoe weet je wat het debiet nu is? Heb je die 70 m3/u daadwerkelijk gemeten of denk je alleen maar dat het zoveel is omdat je naar de opgegeven capaciteit van de pomp gekeken hebt? Maar als die pomp een centrifugaal is weet je helemaal niet wat ie werkelijk zal doen want het debiet hangt dan af van de leidingweerstanden.

Een zo hoog mogelijke stroomsnelheid in punt C is gewenst voor de werking van het volledige systeem

Hoe dat zo? Ik zie op het plaatje een zeer simpel systeem wat water van de ene naar de andere tank pompt door een persleiding van slechts 3 meter (van B naar C). Waarom er absurde stroomsnelheden nodig zijn voor de goede werking van dit systeem is mij een raadsel. Ik kan me voorstellen dat je een hoog debiet wilt, maar een hoge stroomsnelheid op punt C staat daar toch volledig los van? Voor een gegeven centrifugaalpomp is hoog debiet gewoon een kwestie van grotere leidingdiameters.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 17:33

Dat de druk in punt B zo bepaald wordt lijkt mij een vreemd iets. Dit zou betekenen dat er altijd een zeer lage druk is en dat deze niet afhankelijk is van het debiet. Bij 10 kuub zou de druk hier hetzelfde zijn al bij 100 kuub. Dit zou dus betekenen dat ik net zo goed een 13 mm 10 bar pvc pijpje kan pakken om 70 kuub per uur door te voeren... zou alleen maar een idiote snelheidsverhoging tot gevolg hebben. (146 m/s)
Het doel is namelijk om te bepalen of de leiding de druk wel aan kan. En mijn gevoel zegt dat hoe kleiner ik die leiding maak des te hoger de druk oploopt.

Het debiet wordt gemeten door een flowmeter een stuk na de pomp. Zo uit m'n hoofd staat er nu een 4kw pomp welke gestuurd wordt door een frequentieregelaar. Pomp heeft een maximale capaciteit van 84 kuub op 12 meter.

Het plaatje is slechts een indicatie, het water komt eigenlijk in een soort trechtervorm terecht waar dit zo lang mogelijk in moet blijven (zo veel mogelijk rondjes=zo snel mogelijk, met een uiterste uiteraard) hierna valt het in de buffer.

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 17:35


#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2012 - 17:56

Dat de druk in punt B zo bepaald wordt lijkt mij een vreemd iets. Dit zou betekenen dat er altijd een zeer lage druk is en dat deze niet afhankelijk is van het debiet. Bij 10 kuub zou de druk hier hetzelfde zijn al bij 100 kuub.

Natuurlijk niet. Je hebt blijkbaar niet goed gelezen:

Druk in B is atmosferische druk (boven buffertank) plus 2 meter statische hoogte plus drukval over leiding van B naar C.

Die leidingdrukval van B naar C bedraagt bij 70 m3/u in een 43 mm dia leiding ongeveer 0,3 bar per meter.
Bij 100 m3/u in een 43 mm dia leiding is dat ongeveer 0,6 bar/meter.
Bij 10 m3/u in een 43 mm dia leiding is dat slechts ongeveer 0,01 bar/meter.

Het plaatje is slechts een indicatie, het water komt eigenlijk in een soort trechtervorm terecht waar dit zo lang mogelijk in moet blijven (zo veel mogelijk rondjes=zo snel mogelijk, met een uiterste uiteraard) hierna valt het in de buffer.

Als er op punt C ook nog een vernauwing op de leiding zit wordt de druk in punt B nog veel hoger.
Hydrogen economy is a Hype.

#7

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 18:06

Natuurlijk niet. Je hebt blijkbaar niet goed gelezen:Die leidingdrukval van B naar C bedraagt bij 70 m3/u in een 43 mm dia leiding ongeveer 0,3 bar per meter.
Bij 100 m3/u in een 43 mm dia leiding is dat ongeveer 0,6 bar/meter.
Bij 10 m3/u in een 43 mm dia leiding is dat slechts ongeveer 0,01 bar/meter.
Als er op punt C ook nog een vernauwing op de leiding zit wordt de druk in punt B nog veel hoger.


Huh, en als we nou eens dat hele hoogteverschil weg zouden laten en de leiding door zouden zagen vlak na punt B.
Dat ik veel harder moet blazen om 1 kuub per uur door een rietje te krijgen i.p.v. een tuinslang heeft toch niet alleen met die drukval te maken?
Heb ik misschien mijn vraag verkeerd gesteld als we deze situatie voorstellen?
Een pomp moet veel harder werken om 70 kuub per uur door een 10 mm leiding te krijgen dan 70 kuub door een leiding van 50mm.

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 18:15


#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2012 - 18:46

Natuurlijk. Omdat een 10 mm leiding voor hetzelfde debiet veel meer wrijvingsweerstand heeft dan een 50 mm leiding.
Wel eens van DarcyĖWeisbach vergelijking en Moody frictie factor gehoord?

Bovendien moet de pomp voor een bepaald debiet bij een kleine diameter, en dus hoge snelheid, veel meer kinetische energie aan de vloeistof leveren. Wel eens van Wet van Bernoulli gehoord?
Hydrogen economy is a Hype.

#9

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 19:17

Dat van die drukval snap ik. Dunnere pijp = meer drukval valt te berekenen.
Echter probeerde ik die dus even buiten beschouwing te laten nog (die is voornamelijk van belang voor het kiezen van de uiteindelijke pomp)

Bernoulli heb ik zeker wel van gehoord, maar hoe deze toe te passen valt op deze situatie is mij een raadsel, ik zie even door de bomen het bos niet meer.
Valt bernoulli hier terug te leiden als p=0.5*ro*v(kwadraat) ?
Dat zou een druk van ongeveer 90 pascal opleveren.. veel te weinig lijkt mij..

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 19:18


#10

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2012 - 19:50

Dat van die drukval snap ik. Dunnere pijp = meer drukval valt te berekenen.
Echter probeerde ik die dus even buiten beschouwing te laten nog ...

Je wilt de druk in punt B weten, dan kun je de drukval over de leiding natuurlijk niet buiten beschouwing laten.

... (die is voornamelijk van belang voor het kiezen van de uiteindelijke pomp)

Hoezo uiteindelijke pomp? Die pomp staat er toch al? Pomp heeft een maximale capaciteit van 84 kuub op 12 meter.... schreef je eerder.
Hydrogen economy is a Hype.

#11

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 februari 2012 - 23:17

Uiteraard kun je het uiteindelijk niet buiten beschouwing laten, maar voor nu om te snappen hoe de overige berekening werkt wel toch? :)

De huidige setup is om te testen, we wilden hier de regeling mee onder de knie krijgen en kijken of alles werkt. Nu is het de bedoeling dat we alles optimaliseren en een 2e en laatste model bouwen, dus de juiste diameters leidingen, daaruit zal de juiste pomp volgen, juiste formaat buffertank, degelijke afsluiters etc.
Zoals het er nu naar uit ziet zullen we waarschijnlijk een pomp nodig hebben met een net iets grotere capaciteit zodanig dat we nog iets beter in z'n best efficiency point draaien.

Maar voor nu willen we dus eerst bepalen hoe klein we willen en zouden kunnen gaan kwa leidingdiameter zonder in gevaar te komen voor de maximaal toelaatbare druk. Hiervoor is het dus essentieel te weten welke druk de pomp op die diameter leiding zet om 70 kuub per uur door te voeren. Echter hier zit het probleem, ik kan hier simpelweg de juiste formules/wetten niet bij vinden.

Veranderd door faraon, 28 februari 2012 - 23:18


#12

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 februari 2012 - 08:37

Hmm, nu na een nachtje slapen en nog eens naar de theorie kijken zie ik het iets anders:
Ik moet het niet zien als een bepaalde druk die op die leiding staat maar een bepaalde druk die die pomp moet leveren om de leidingsweerstand en opvoerhoogte te overwinnen?

Dit zou betekenen als ik een (vacuum)manometer in punt b zou schroeven, dat de waarde die ik daar meet puur gehaald wordt uit die eerder aangehaalde statische opvoerhoogte, atmosferische druk en de drukval van b naar c?

Echter snap ik dan niet hoe ik bernoulli hier nog zou moeten inpassen en wat deze doet... Is er iemand die dit misschien uit kan leggen?

Veranderd door faraon, 29 februari 2012 - 08:44


#13

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 29 februari 2012 - 10:38

Ik moet het niet zien als een bepaalde druk die op die leiding staat maar een bepaalde druk die die pomp moet leveren om de leidingsweerstand en opvoerhoogte te overwinnen?

Dit zou betekenen als ik een (vacuum)manometer in punt b zou schroeven, dat de waarde die ik daar meet puur gehaald wordt uit die eerder aangehaalde statische opvoerhoogte, atmosferische druk en de drukval van b naar c?

Inderdaad, dat is immers wat ik al een paar keer eerder schreef.
Maar dat is dan alleen de normale operatiedruk in punt B. Echter de maximale druk die aan de pompuitlaat kan optreden is de shutoff pressure van de pomp, dat wil zeggen: de druk wanneer de pomp tegen een dichte afsluiter staat te draaien (aangenomen dat er een afsluiter in de leiding B-C zit). Om die maximale druk te bepalen moet je een Q-H kromme (grafiek van opvoerhoogte tegen debiet) van de pomp hebben.

Voordat we verder gaan zou ik eerst eens wat beter willen begrijpen waar dit nu werkelijk over gaat:

- is dit een praktijkprobleem, of een school- of stage-opdracht?

- waarom wil men de bestaande pomp vervangen? werkt het systeem niet goed?

- is er een Q-H kromme van de bestaande pomp beschikbaar?

- wat is de leidinglengte van de grote watersilo naar de pomp (punt A), en hoeveel bochten en afsluiters (type?) zitten er in die leiding?

- wat is de leidinglengte pomp (punt B) naar punt C, en hoeveel bochten en afsluiters (type?) zitten in er die leiding? En zit er ook een terugslagklep?

- wat is de bedoeling van die soort trechtervorm waar de vloeistof zo lang mogelijk in moet blijven en zo veel mogelijk rondjes moet draaien? Is dat beluchting of ontgassing, maar waarom gebeurt dat dan op deze rare manier?
Hydrogen economy is a Hype.

#14

faraon

    faraon


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 maart 2012 - 09:19

Inderdaad, dat is immers wat ik al een paar keer eerder schreef.
Maar dat is dan alleen de normale operatiedruk in punt B. Echter de maximale druk die aan de pompuitlaat kan optreden is de shutoff pressure van de pomp, dat wil zeggen: de druk wanneer de pomp tegen een dichte afsluiter staat te draaien (aangenomen dat er een afsluiter in de leiding B-C zit). Om die maximale druk te bepalen moet je een Q-H kromme (grafiek van opvoerhoogte tegen debiet) van de pomp hebben.

Dit stuk heb ik redelijk onder de knie, de Q-H kromme geeft me een maximale opvoerdruk van ruim 40 meter. De leidingen kunnen dit prima aan. De opvoerdruk is echter wel van belang om straks de juiste pomp te kunnen kiezen.

Voordat we verder gaan zou ik eerst eens wat beter willen begrijpen waar dit nu werkelijk over gaat:
- is dit een praktijkprobleem, of een school- of stage-opdracht?

Het betreft een praktijkprobleem op mijn stage, dit is een soort proefondervinderlijk leertraject waarbij we een product aan het ontwikkelen zijn. Omdat de theoretische kennis op het vlak van pompen en leidingwerk nog een beetje te kort schiet probeer ik ook via deze weg extra informatie te vergaren.

- waarom wil men de bestaande pomp vervangen? werkt het systeem niet goed?

We willen uiteindelijk een pomp kiezen die standaard draait in z'n best efficiency point, dat is in deze testopstelling nog niet het geval.

- is er een Q-H kromme van de bestaande pomp beschikbaar?

Van alle pompen welke wij tot onze beschikking (kunnen) hebben wij deze.

- wat is de leidinglengte van de grote watersilo naar de pomp (punt A), en hoeveel bochten en afsluiters (type?) zitten er in die leiding?


We zijn hier gisteren proefondervindelijk achter gekomen dat er ruim 0.4 bar verloren ging in een te kleine terugslagklep. Dus aan deze leidingweerstand wordt gewerkt. Echter heb ik nu wel wat vraagtekens bij het bepalen van de NPSHA. Hoe zit het hier met de statische en dynamische druk, en wat meten we nou precies met een (vacuum)manometer in de aanzuigleiding?

De leiding is 10m lang, dunste binnendiameter is 66mm (75 buiten), dit punt zit vlak voor de pomp. Aanzuigopening van de pomp zelf is namelijk ook 66mm. Derest van de leiding is binnendiameter 78. Verder hebben we 2 bochten 90 graden, een terugslagklep en 2 kogelafsluiters.

- wat is de leidinglengte pomp (punt B) naar punt C, en hoeveel bochten en afsluiters (type?) zitten in er die leiding? En zit er ook een terugslagklep?

Leiding is zo'n 4meter met een opvoerhoogte van 2m, 3 bochten van 90 graden, 1 kogelafsluiter en een flowmeter.

- wat is de bedoeling van die soort trechtervorm waar de vloeistof zo lang mogelijk in moet blijven en zo veel mogelijk rondjes moet draaien? Is dat beluchting of ontgassing, maar waarom gebeurt dat dan op deze rare manier?


Ontgassing, maar hoezo vreemde manier? (product in ontwikkeling)

Nu heb ik nog een vraagje met betrekking tot de pomptechniek. Ik lees nu in een (naar mijn mening slecht) boek over pompen dat de aanbevolen snelheid in de aanzuigleiding zo'n 0.5-1.5 m/s bedraagt. Hoe kan dit zo? Dit zou betekenen dat wij een veel grotere diameter zuigleiding moeten gebruiken dan de daadwerkelijke opening bij het waaierhuis groot is. Het water zal hier dus weer versnellen waardoor een grotere zuigleiding geen zin heeft lijkt mij?

Veranderd door faraon, 01 maart 2012 - 09:34


#15

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 maart 2012 - 12:59

Dit stuk heb ik redelijk onder de knie, de Q-H kromme geeft me een maximale opvoerdruk van ruim 40 meter. De leidingen kunnen dit prima aan.

Daarmee is je oorspronkelijke vraag dus in feite beantwoord: de maximale druk in punt B is dan dus ongeveer 5 bar overdruk.

We zijn hier gisteren proefondervindelijk achter gekomen dat er ruim 0.4 bar verloren ging in een te kleine terugslagklep.

Een terugslagklep dient niet in de zuigleiding van een pomp te zitten, maar in de persleiding.

We willen uiteindelijk een pomp kiezen die standaard draait in z'n best efficiency point, dat is in deze testopstelling nog niet het geval.

Dit lijkt me een onzinnig argument. Bovendien zal dat in jullie opstelling waarschijnlijk niet mogelijk zijn bij ieder willekeurig niveau in de opslagsilo.

Leiding is zo'n 4meter met een opvoerhoogte van 2m, 3 bochten van 90 graden, 1 kogelafsluiter en een flowmeter.

Is de diameter van deze gehele leiding 43 mm of is dat alleen de aansluiting aan de pomp en is de persleiding groter (zoals bij de zuigleiding)? Zit die flowmeter in de leiding (type? drukval?) of er buiten (dopler? ultrasonic?)

Echter heb ik nu wel wat vraagtekens bij het bepalen van de NPSHA. Hoe zit het hier met de statische en dynamische druk, en wat meten we nou precies met een (vacuum)manometer in de aanzuigleiding?

Manometer meet alleen statische druk (tenzij je hem zodanig op een bocht zou monteren dat de aanstromende vloeistof recht op de manometeraansluiting gericht is).

Ik lees nu in een (naar mijn mening slecht) boek over pompen dat de aanbevolen snelheid in de aanzuigleiding zo'n 0.5-1.5 m/s bedraagt. Hoe kan dit zo?

Gewoonlijk kiest men in de praktijk een diameter zuigleiding zodat de snelheid maximaal 1,5 m/s is om kans op cavitatie te verkleinen.

Dit zou betekenen dat wij een veel grotere diameter zuigleiding moeten gebruiken dan de daadwerkelijke opening bij het waaierhuis groot is. Het water zal hier dus weer versnellen waardoor een grotere zuigleiding geen zin heeft lijkt mij?

Normaliter is de zuigleiding inderdaad ťťn of twee maten groter dan de aansluiting op het pomphuis. Dat heeft wel degelijk zin vanwege de drukval over de zuigleiding. De versnelling in de aansluiting maakt nauwelijks uit omdat voor de NPSHA de statische + dynamische druk van belang is.

Ook de persleiding is normaliter groter dan de aansluiting op het pomphuis. Typische maximum snelheid in de praktijk: 3 m/s.
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures