[Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

BoTJe

Even het probleem schetsen:

De eigenaar van m'n stagebedrijf heeft een 40tal roots pompen aangekocht. Deze pompen hebben tot doel om een bepaalde stof te verplaatsen van A naar B, bv. bakmeel van een vrachtwagen in een silo blazen.

Ie heeft er nu al een viertal gemonteerd, waarvan er 3 teruggebracht zijn omdat ze niet voldoende presteren (lees-->niet genoeg debiet leveren). Nu was mijn opdracht om aan de hand van een proefopstelling te bepalen of de pompen al dan niet goed zijn volgens de opgegeven waarden van de constructeur.

De constructeur heeft bepaalde debieten weer ifv toerental (1500, 2000 en 2200 tr/min) en ifv een tegendruk (0 bar, 0,5 bar en 1 bar) (deze tegendruk werd gesimuleerd met een bolkraan die we in een bepaalde mate dichtdraaien) bij bepaalde parameters.

Omdat al de pompen die ik getest heb, boven de opgegeven debieten van de constructeur liggen zit ik natuurlijk met een prangende vraag :

Was het gewoon toeval dat drie van de vier pompen slecht waren en al degene die ik nu getest heb goed OF zit er meer achter ...

Toen dacht ik dat de weersomstandigheden misschien een factor kunnen spelen (al dan niet een grote invloed hebben). Want de constructeur geeft de debietswaarden op bij:

- Temperatuur van 20°C

- Luchtdruk van 0.01 MPa

- Luchtdensiteit van 1,2 kg/m³

tabel: http://users.pandora.be/BoTJe_84/.../laure...0%20waarden.jpg

Mijn vraag is nu: wat kunnen bovenstaande parameters veranderen aan het (volume)debiet.

- temperatuur: 20°C

Ik heb de metingen gedaan in de periode dat het zo immens warm was. maw, de omgevingstemperatuur waar de pomp zijn lucht aanzoog bedroeg meer dan 20°C (circa 25-28°C). Welke invloed heeft deze temperatuursstijging op de debieten (+ motivatie aub)?

"ik denk dat we door deze warmere lucht een lager volumedebiet zullen krijgen. mijn motivatie: een pomp die bv 80°C heeft en lucht van 20°C aanzuigt zal deze lucht doen opwarmen waardoor het volume zal stijgen. Zuigt diezelfde pomp van 80°C nu lucht aan van bv. 30°C, dan zal het temperatuursverschil kleiner worden waardoor ook de expansie van de lucht kleiner zal worden. => een (wat) kleiner debiet.

Of zie ik dit verkeerd? Want ik dacht ook: hogere omgevingstemperatuur --> pomp zal ook warmer worden dan bv die 80°C bij een omgevingstemperatuur van 20°C. Waardoor het bovengenoemde fenomeen zich niet voordoet. + het feit dat een warmere pomp een beter debiet leverd dan een koudere (door de speling tussen rotor-stator die kleiner word => minder lucht die kan terugkeren van uitlaatzijde naar inlaatzijde)"

- luchtdruk: 0,01 MPa

Eveneens omdat het zo'n warm weer was, zal de atmosferische luchtdruk hoger geweest zijn dan deze waarde. welke invloed zou deze luchtdrukstijging hebben op de debieten (+motivatie aub)?

"om eerlijk te zijn weet ik niet echt wat een verhoogde luchtdruk zou betekenen voor het debiet"

- luchtdensiteit: 1,2 kg/m³

Wat de luchtdensiteit op dat moment was, heb ik geen idee van. Maar omdat het warmer was dan wat het gemiddeld is veronderstel ik dat een kubieke meter lucht minder zal wegen bij dat warme weer dan deze opgegeven waarde. Maar welke invloed dat heeft op het volumedebiet weet ik niet, ik ben er zelfs eerder van overtuigt dat dit geen invloed heeft op het volumedebiet (maar dan wel op het massadebiet, maar dat is hier niet van toepassing).

Eventuele andere suggesties hoe het zou komen dat de eerste 3 pompen op 4 slecht presteren en de andere (35 stuks) dan wel genoeg debiet leveren zijn altijd welkom ...

Alvast heel erg bedankt voor de uitleg!

TD

Door de algemene aard van deze topic, past dit beter onder Klassieke Natuurkunde (met dank aan Jan

)

Jan van de Velde

De relatief kleine variaties in reële atmosferische omstandigheden zouden nauwelijk van invloed mogen zijn op je debiet.

Als je bijvoorbeeld lucht met meel verpompt van een tankauto naar een silo dan zullen zowel tankauto als silo op een of andere wijze met de buitenlucht in verbinding staan. Dat betekent dat de pomp in verband met atmosferische druk geen grotere of kleinere drukverschillen hoeft te overwinnen. Alle drukverschil Δp wordt dan veroorzaakt door leidingweerstanden. (inclusief onderdelen als die kogelklep uit die proef van je).

Invloed lagedrukgebied: 0,0

luchtdichtheid: die is voor lucht rechtstreeks afhankelijk van de druk. Zie bovenstaande alinea.

Voor een gewenste Δp van bijv 0,01 MPa maakt het voor die pomp wél uit of hij lucht van 1 naar 2 atmosfeer moet brengen (verdubbeling van de druk, dus halvering van volume) of van 4 naar 5 atmosfeer (druk x 1,25 dus volume x 0,80). Δp is in absolute termen even groot in beide gevallen, de relatieve prestaties van je pomp als je alleen debiet meet veranderen dus dramatisch. 10 kuub van 1 atmosfeer wordt 5 kuub van 2 atmosfeer, 10 kuub van 4 atmosfeer wordt 8 kuub van 5 atmosfeer. Vraag is dus in dat geval: wáár meet je je debiet? Voor of na de pomp.

Temperatuur: die meten we in Kelvin om mee te rekenen. Een temperatuursverhoging bij gelijke druk van 20 naar 30°C betekent dus niet dat het volume 1½ x zo groot wordt, maar slechts 303/293 ≈1,03 x zo groot.

Dus ook dat soort temperatuurswisselingen mogen geen serieuze rol spelen in debietkwesties.

Ik durf te stellen:

De relatief kleine variaties in reële atmosferische omstandigheden zullen nauwelijks van invloed zijn op je debiet.

Er is iets anders aan de hand. Geen idee wat.

Stephaan

"Als je bijvoorbeeld lucht met meel verpompt" quote uit tekst van JvdV

Begrijp ik het goed dat het meel vermengd met de lucht door de pomp gaat? In dat geval is het gepompte medium toch helemaal geen lucht meer en heeft het in elk geval een veel groter soortelijk gewicht dan zuivere lucht.

Als ik goed begijp en goed gelezen heb praat niemand dáár voorlopig over!

Jan van de Velde

Ja, ik mag wél aannemen dat het een meel-luchtmengsel is dat in de tests is gebruikt. Maar ik beantwoordde de vraag welke invloed variaties in de atmosferische omstandigheden op een pompdebiet zouden kunnen hebben. Meel of geen meel, verwaarloosbaar lijkt me. Tenzij je meel gaat plakken natuurlijk

BoTJe

Ja, ik mag wél aannemen dat het een meel-luchtmengsel is dat in de tests is gebruikt. Maar ik beantwoordde de vraag welke invloed variaties in de atmosferische omstandigheden op een pompdebiet zouden kunnen hebben. Meel of geen meel, verwaarloosbaar lijkt me. Tenzij je meel gaat plakken natuurlijk

In de test wordt gewoon lucht aangezogen. Het meel wordt gesimuleerd door een tegendruk te geven met de bolkraan.

Ik dacht ook wel dat die parameters maar een minieme invloed zouden hebben op het debiet, maar omdat het antwoord soms in kleine details zit, wilde ik geen enkele piste uitsluiten ...

Jan van de Velde

In de test wordt gewoon lucht aangezogen. Het meel wordt gesimuleerd door een tegendruk te geven met de bolkraan.

Misschien dat het dáár dan misgaat. Iedereen even meedenken: Krijg ik eigenlijk wel een serieuze extra drukopbouw doorhet meepompen van meel met de lucht? Ok, pomp het tien meter omhoog, "meelgas" zal zwaarder zijn dan lucht, en dus zal ik tien meter "meelgaskolom" moeten overwinnen. Plus waarschijnlijk extra stromingsweerstand. Maar zou dat in de tientallen kilopascals lopen? Als ik water 10 m omhoog pomp betekent dat maar 10 meter waterkolom oftewel 0,01 MPa. Een meel-luchtmengsel moet een veel lagere dichtheid hebben, en dus lang niet aan die "tegendruk" komen volgens mij.

m.a.w.,

Zijn de (test)omstandigheden voor de afgekeurde pompen niet gewoon te zwaar geweest?

Of zijn de gekochte pompen eigenlijk wel geschikt voor een "meelgas"?

Is er mogelijk van alles dicht gaan plakken door een vochtige partij meel?

Is er mogelijk ergens iets mis met aarding, waardoor o.i.v. statische elektriciteit in pomp of leidingen mogelijk ergens vernauwingen door meelophoping gaan optreden?

of.........etc......?

Murphy's law: Anything that can go wrong, will go wrong

Dirk B

Voor zover ik weet zal het meel niet door de Rootsblower zelf gaan dit zou een zeer snelle slijtage en eventuele vastlopers tot gevolg hebben, normaliter wordt het meel aan de perskant van de blower toegevoegd via een draaiende luchtsluis en zuigt de blower dus gewone schone lucht aan.

Maar ik begrijp dat het geen nieuwe blowers zijn, maar tweedehands?

In geval van tweedehands is het natuurlijk goed mogelijk dat een aantal blowers al een aardige slijtage hebben opgelopen, en daardoor het oorspronkelijk debiet niet meer halen.

Jan van de Velde

Begrijp ik dan goed dat die rootspompen eigenlijk fungeren als de aanjager van een straalpomp? Klinkt héél logisch overigens.

Dirk B

Zo zou je het ongeveer kunnen zien, alleen heeft de persleiding niet de vorm van een straalbuis of zo.

Rootsblowers staan qua rangschikking tussen de ventilatoren en de compressoren en zijn verdringingsmachines.

In de industrie zijn ze erg populair bij het transport van allerlei bulkmateriaal, van koffiebonen tot meel.

Ook worden ze heel veel als vacuumpomp gebruikt (papier en kartonindustrie)

Binnen de geluidhinder wereld zijn ze minder populair vanwege het typische monotone indringende geluid wat ze produceren (100 dB(A) en meer)

Jan van de Velde

Zo zou je het ongeveer kunnen zien, alleen heeft de persleiding niet de vorm van een straalbuis of zo.

Wordt het meel dan onder onderdruk uit een silo opgezogen, of onder overdruk weggeblazen uit een te ledigen silo?

BoTJe

Het zijn heel zeker nieuwe pompen die getest worden.

En zoals DirkB zegt, de pomp zuigt alleen maar lucht aan, daarna gaat de lucht naar een bepaald compartiment waar bv meel zit, en dat meel wordt dan via een buizensysteem naar een silo gebracht...

Afbeelding

Dirk B

Ja zo kan het ook, maar de persleiding op de silo gaat eerst nog naar een cycloon denk ik of niet?

Jan van de Velde

onder overdruk weggeblazen uit een te ledigen silo

dus......

Maar dan is je debiet dus echt sterk afhankelijk van de weerstand van het meelpakket in de leeg te blazen silo. Een debiet meten is dan leuk, maar als je niet tegelijkertijd de persdruk hebt gemeten zegt dat niks.

En inderdaad zullen in het getekende systeem de atmosferische omstandigheden er niet toe doen. Druk aan de zuigzijde van de pomp en de uitlaat van de te vullen silo zijn gelijk.

Dirk B

BoTJe controleert volgens mij alleen of de opgegeven specificaties van de fabrikant kloppen.

De fabrikant geeft ook alleen maar een specificatie bij schone lucht, want hij weet niet voor welk doeleind zijn machine gebruikt zal gaan worden.

Het gebruik van een kogelafsluiter om daarmee tegendruk op te wekken lijkt mij een heel goed alternatief.

Vaak zitten er direkt voor of direkt na de pomp nog veiligheids ventielen, die er voor moeten zorgen dat de druk niet te hoog of het vacuum te diep wordt.

BoTJe: kun je ook te maken hebben met een "hangend"veiligheids ventiel?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

[Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet

Re: [Fysica] Invloed van enkele parameters op het volumedebiet