Springen naar inhoud

Berekenen benodigde compressor/vacuumpomp en drukval


  • Log in om te kunnen reageren

#1

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 27 maart 2013 - 16:29

Hallo iedereen,

Bij een project voor mijn studie loop ik vast met een aantal berekeningen. Ik hoop dat jullie mij hierbij kunnen helpen.

Het probleem is als volgt; Ik heb de situatie uit de bijgevoegde afbeelding.

Ik heb een buis (D2) die aan de rechterzijde afgesloten is, linkerzijde open. Door deze buis loopt een kleinere holle buis (D1) waardoor ik lucht de buis in transporteer en deze aan de rechterzijde van het het systeem laat ontsnappen en vervolgens weer aanzuig door de hoofdbuis. De hoofdbuis heeft voor een klein stuk aan de linkerzijde een kleinere diameter. (D3)

D1 = 0.07 m
D2 = 0.1788 m
D3 = 0.1 m

Ik heb nu berekent dat bij een debiet van 0.69 m3/s en met de diameters uit de afbeelding de snelheden als volgt zijn:

Vhoofdbuis = 30 m/s
Vholle buis = 180,43 m/s
Vkleinerehoofdbuis = 173,35 m/s

Dit heb ik gedaan door het debiet te delen door de oppervlaktes.

Nu wil ik weten wat de drukval over de hoofdbuis en de holle buis is en wat voor vacuumpomp en pomp voor het aanvoeren van de lucht ik nodig heb.

Ik kom er niet uit hoe ik dit zou moeten aanpakken, en ik hoop dat jullie mij hierbij opweg kunnen helpen

Groeten Gerjan

Bijgevoegde miniaturen

  • luchtstroomschema.png

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 27 maart 2013 - 17:26

Heb je wel eens van Reynolds en Moody gehoord?

Hoe weet je dat het debiet 0,69 m3/s is als je nog niet weet wat voor pomp en vacuumpomp je gaat gebruiken?

Hoe gaat die lucht van D1 naar D2 ? Zitten daar ergens gaten of andere openingen?

Wat is de zin van dit hele gedoe? Wat gebeurt er nou eigenlijk in die buizen?
Hydrogen economy is a Hype.

#3

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 maart 2013 - 09:26

Hoi Fred F,

De zin van het hele systeem is om de grotere buis te koelen. Dit is een geëxtrudeerde PVC buiswand. Hiervoor wil ik lucht gaan gebruiken en ik heb berekend dat ik voor het koelvermogen dat ik wil bereiken een luchtsnelheid in de buis van 30 m/s moet hebben. (M.b.v. Reynolds Prandtl en Nusselt) Hieruit volgt het debiet van 0,69 m3/s.

Ik weet nog nog niet precies hoe ik de lucht wil laten ontsnappen aan het eind, maar het zal waarschijnlijk door een aantal gaten in de holle buis zijn.

Ik hoop dat het zo wat duidelijker is. In ieder geval al bedankt voor je reactie.

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 maart 2013 - 12:38

De zin van het hele systeem is om de grotere buis te koelen.

Ik vermoedde al zoiets. Het plaatje doet me denken aan een zogenaamde bayonet type warmtewisselaar. Daarbij is de binnenste buis gewoon open aan het eind, een stukje voor de verticale rechter wand, zodat de lucht met een 180 graden draai van D1 naar D2 gaat. Als je begrijpt wat ik bedoel.

Ik weet nog nog niet precies hoe ik de lucht wil laten ontsnappen aan het eind, maar het zal waarschijnlijk door een aantal gaten in de holle buis zijn.

Kan ook, maar bedenk dat het aantal en grootte van die gaten invloed heeft op de drukval.

Voor de rechte lengtes bereken je de drukval met de Darcy–Weisbach vergelijking in combinatie met de Moody frictie factor. Voor die 180 graden draai heb je een k-factor nodig en ook voor de vernauwing van D2 naar D3.
Als je gaten gebruikt dan nemen die ook drukval. Je hebt dan (waarschijnlijk) te maken met non-choked flow. Ik heb al vaak hierover geschreven, lees bijvoorbeeld bericht #2 in dit topic
Verder heb je, door die verschillende snelheden, te maken met de wet van Bernoulli.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 maart 2013 - 15:01

Oke dus als ik het goed begrijp bereken ik het drukverschil over het systeem met behulp van bernoulli,

ΔP = 0,5 * ρ(V2²-V1²) + ΔPwr

Waarbij ΔPwr berekent wordt met de Darcy-Weisbach vergelijking plus de ΔPwr van de k-factor 180 graden. Ik ga er dan maar even vanuit dat de lucht gewoon uit het buiseinde stroomt aan het eind ipv gaten in de buis.

Vraag ik me alleen af hoe ik de K-factor kan berekenen? En kan ik al die wrijvingen gewoon bij elkaar optellen?

Ik heb berekend dat de drukval over de holle buis 1057.86 Pa is en de drukval over de retour van de lucht 27.22 N/m2. Zijn dit realistische waardes?

En ik weet niet zo goed wat voor waardes ik voor V2 en V1 moet nemen in de Bernoulli vergelijking, neem ik daar de luchtsnelheden in de holle buis en in de hoofdbuis?

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 maart 2013 - 17:02

Wat is de lengte van de diverse buizen?

Wat is de temperatuur en absolute druk van de aangevoerde lucht (D1) ?

Wat is de temperatuur van de afgevoerde lucht (D3) ?
Hydrogen economy is a Hype.

#7

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 maart 2013 - 17:10

De lengte van de grote buis(PVC buis) is 20 meter, de lengte van de holle buis is 20 meter, plus het gedeelte door de spuitkop van 2,1 meter dus 22,1 meter in totaal.

De temperatuur van de aangevoerde lucht is 15 graden celcius. De absolute druk is juist wat ik wil weten?

De temperatuur van de afgevoerde lucht is 100 graden celcius.

Veranderd door HenkOeg, 28 maart 2013 - 17:10


#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 maart 2013 - 18:04

De absolute druk is juist wat ik wil weten?

Je wilt de drukval weten.
Daarvoor moet je de dichtheid van de lucht weten, en daarvoor moet je p en T weten.
Hydrogen economy is a Hype.

#9

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 maart 2013 - 10:14

Oke. Ik dacht dat ik met de drukval juist kon berekenen wat de druk van de aangevoerde lucht zou moeten zijn om het benodigde debiet te kunnen behalen. In deze formule komt namelijk geen aanvoerdruk voor?: ΔP = 0,5 * ρ(V2²-V1²) + ΔPwr

#10

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 29 maart 2013 - 11:24

De dichtheid ρ in die formules is toch afhankelijk van de druk.

En ρ komt ook voor in het getal van Reynolds.

Welke waarde voor ρ heb jij tot heden toe gebruikt in al jouw berekeningen?
Hydrogen economy is a Hype.

#11

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 maart 2013 - 11:30

Ik heb een ρ van 1,205 Kg/m3 gebruikt

#12

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 29 maart 2013 - 12:10

Dat is de ρ bij 1 bar (absoluut).

Met die dichtheid en een debiet van 0,69 m3/s (180 m/s) aan het begin van die binnenste buis D1 zal de drukval over die 22,1 meter zo fors zijn dat aan de uitlaat van D1 de druk zo ver gedaald is dat de geluidssnelheid bereikt wordt. Dat zal ook enorme reactiekrachten op het systeem geven wanneer die 180 graden bocht gemaakt moet worden.

Het lijkt me niet dat dat de bedoeling is. Kortom: de diameter van binnenste leiding is véél te klein voor die 0,69 m3/s.
Of die 0,69 m3/s die jij berekend hebt is onrealistisch groot.
Hydrogen economy is a Hype.

#13

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 maart 2013 - 12:19

Ik denk inderdaad dat het luchtdebiet wat ik berekend heb te groot is. Wanneer ik een luchsnelheid van 15 m/s in de hoofdbuis neem dan kom ik op een debiet van 0.347 m3/s. Volgens mijn berekening is de snelheid in de binnenste leiding dan 90 m/s.

Hoe moet ik deze berekening nu verder uitvoeren?

Veranderd door HenkOeg, 29 maart 2013 - 12:20


#14

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 29 maart 2013 - 13:23

Als je het debiet halveert dan beïnvloed je toch ook de koeling?
Maar ook bij dat halve debiet zou ik de binnenbuis D1 in diameter vergroten.

Het lijkt me dat je terug moet naar de manier waarop jij dat debiet voor de koeling berekend hebt. Als je niet weet hoe een drukval te berekenen betwijfel ik of je wel in staat bent om warmteoverdracht juist te berekenen.

Alles draait om het juiste debiet. Als dat niet klopt is de rest zinloos.

Bovendien begrijp ik niet waarom je zowel een pomp (compressor) als een vacuumpomp in je systeem hebt. Één van de twee is waarschijnlijk genoeg.
Het gaat erom welke druk je op welk punt wilt: ergens in het systeem moet je een druk kiezen.
Als je kiest dat de uitlaat van D3 atmosferisch is heb je geen vacuumpomp nodig, maar alleen de pomp.
Als je kiest dat de inlaat van D1 atmosferisch is heb je geen pomp nodig, maar alleen de vacuumpomp.
Die gekozen druk op één bepaald punt is dan het ankerpunt in de berekening van het hele drukprofiel.
Hydrogen economy is a Hype.

#15

HenkOeg

    HenkOeg


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 maart 2013 - 13:42

Klopt. Ik had nog eens goed gekeken naar de berekeningen voor de warmteoverdracht en zag dat ik de temperatuur in celcius ipv kelvin had genomen. Daardoor kan het debiet nu gehalveerd worden. Ik heb het idee dat de warmteoverdrachtsberekening nu wel klopt.

Vraag ik me nu nog steeds af welke snelheden ik moet gebruiken in de bernoulli vergelijking?





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures