[natuurkunde] Berekening hydraulische groep

oli4tje

Hallo allen,

vraagstuk 2. Voortgaand op vraagje 1 (zie dit topic).

Bereken de gegevens voor de hydraulische groep. Aangezien ik minder bekend ben met het berekenen van hydraulica, hoop ik dat iemand mij verder kan helpen.

Voor de snelle lezers, de vette vragen zijn voor mij zeer belangrijk (als ik deze al beantwoord krijg, heb ik meteen een goed antwoord op mijn vraag).

Gegeven:

p₁ = 37037,04 Pa

d_cilinder = 6,25cm

n_motor = 1500 tr/min

Soort olie: Azolla ZS 32 (Total)

Q₂ = 20 l/min

d_leiding = 2cm => r = 1cm

l_leidingen= 30m

Ik weet dat mijn circuit volgende componenten bevat:

3 ruime bochten

4 korte bochten

3 ventielen

1 terugslagklep

2 T-stukken

Bepaal een hydraulische pomp met 2 kamers....

Uitwerking.

A = pi * d² = 3,14 * 6,25² = 122,7cm²

In een minuut de cilinder met lengte van 4 meter vullen.

Q = A * l = 122,7cm² * 400cm = 49,1 l/min

Debiet van kamer 2 kan ook gebruikt worden voor kamer 1, dus debiet moet minder zijn.

Q₁ = Q - Q₂ = 49,1 l/min - 20l/min = 29,5 l/min

Berekening van debiet per omwenteling

v₁ = Q/n_motor * 1000 = 29,15/1500 *1000 = 19,44 cm³/rev

v₂ = Q/n_motor * 1000 = 20/1500 *1000 = 13,33 cm³/rev

Berekening van de verliezen in in leiding:

Debiet => 29,5 l/min = 49e^-5 m³/s (ik ga ervan uit dat deze zowel door de cilinder als door de leidingen dezelfde blijft, alhouwel de diameters verschillen)

Oppervlakte => A = r * r* pi = 0,01m * 0,01m* pi = 3,1415e^-4 m²

v = Q1 / A = 49e^-5m³/s / 0,00031415 m² = 1,559 m/s

Reynoldsgetal:

Soortelijke massa olie: 880kg/m³ (uit datasheet)

Dynamische viscositeit olie:32mm/sec² (uit datasheet)

Re = v * d *rho / mu = 1,559 m/sec * 0,02m * 880kg/m³ / 32e^-3 Pas = 857.5

De stroming is dus laminair! Getal lijkt me nogal laag?!

En hoe nu verder?

Ik kan de Wet van Hagen-Poiseuille gebruiken, maar is dit de goede manier?

(delta)p = 32 * eta(dynamische viscositeit) * v_gemiddeld * L / d²= 32 * 32Pas * 1,559m/s * 30m / 0,02m = 2394624 Pa . De lengte, is dit enkel (dus 30m naar cilinder, of 60m van en naar cilinder). Tevens moet in de lengte ook de karakteristieke lengte van de componenten mee worden berekend (dus optellen alle extra componten, ventielen, T-stuk, Klep)?

p _totaal = 23,9 bar verlies in de leiding + 0,4 bar die geleverd moet worden om de wagen vooruit te diwen

De pomp moet minstens 24 bar leveren.

Klopt dit? Of heb ik iets belangrijks over het hoofd gezien.

Stel dat de stroming nu toch turbulent zou zijn, hoe word dit berekend (stel dat word gevraagd op een toets of examen).. Vind geen exacte rekenvoorbeelden terug in mijn boek.

Groeten,

Olivier

Fred F.

In een minuut de cilinder met lengte van 4 meter vullen

Een cilinder met een lengte van maar liefst 4 meter? Serieus?

ik heb nu geen tijd om te puzzelen. Zonder tekening is mij zo snel niet duidelijk hoe dit er uitziet en of die berekening juist is.

Ik zie wel meteen een paar fouten:

Dynamische viscositeit olie: 32mm/sec² (uit datasheet)

Dat is niet de dynamische maar de kinematische viscositeit.

(delta)p = 32 * eta(dynamische viscositeit) * v_gemiddeld * L / d²= 32 * 32Pas * 1,559m/s * 30m / 0,02m = 2394624

Die 32Pas is volkomen fout.

oli4tje

Fred F. schreef: ↑di 05 jun 2012, 23:59
Een cilinder met een lengte van maar liefst 4 meter? Serieus?

ik heb nu geen tijd om te puzzelen. Zonder tekening is mij zo snel niet duidelijk hoe dit er uitziet en of die berekening juist is.

Ik zie wel meteen een paar fouten: Dat is niet de dynamische maar de kinematische viscositeit.

Die 32Pas is volkomen fout.

Hallo Fred F,

de cilinder dient aan een snelheid van 4meter/minuut vooruit te gaan. Daarom zeg ik, eigenlijk moet de pomp in staat zijn om een ruimte (lengte 4 meter) te vullen in een minuut. De cilinder zelf heeft een maximale uitgaande slag van 2,5 meter.

Het was dus eigenlijk meer een vergelijking (een duidelijkere formule of uitleg mag je altijd voorstellen).

Dus dit is de Kinematische viscositeit => Dynamische viscositeit = Kinematische viscositeit * dichtheid

<=> 32mm/sec² * 880kg/m³ = 28160 Pa s

Klopt dit dan wel?

Bedankt voor de hulp, ik wist wel dat er ergens een rekenfout was, bij deze heb ik er veel ontdekt

Groeten,

Olivier

Fred F.

A = pi * d² = 3,14 * 6,25² = 122,7cm²

Dat is nog een fout erbij.

Ik, en ik denk ook anderen, kunnen zich zonder tekening weinig voorstellen bij deze constructie.

Een cilinder met een diameter van slechts 6,25 cm en een slag van maar liefst 2,5 meter? En twee kamers met verschillende grootte?

Debiet van kamer 2 kan ook gebruikt worden voor kamer 1, dus debiet moet minder zijn.

Q₁ = Q - Q₂ = 49,1 l/min - 20l/min = 29,5 l/min

Hoezo? Hoe werkt dat dan precies met 2 kamers?

Berekening van debiet per omwenteling

v₁ = Q/n_motor * 1000 = 29,15/1500 *1000 = 19,44 cm³/rev

v₂ = Q/n_motor * 1000 = 20/1500 *1000 = 13,33 cm³/rev

Wat is de zin van deze berekening? Je gebruikt het toch nergens?

Kortom: dit is voor buitenstaanders niet te volgen.

oli4tje

Fred F. schreef: ↑wo 06 jun 2012, 10:53
Dat is nog een fout erbij.

Ik, en ik denk ook anderen, kunnen zich zonder tekening weinig voorstellen bij deze constructie.

Een cilinder met een diameter van slechts 6,25 cm en een slag van maar liefst 2,5 meter? En twee kamers met verschillende grootte?

Hoezo? Hoe werkt dat dan precies met 2 kamers?Wat is de zin van deze berekening? Je gebruikt het toch nergens?

Kortom: dit is voor buitenstaanders niet te volgen.

De pomp heeft 2 kamers, de cilinder niet... Kijk op het hydraulisch schema als bijlage. Als E1 bediend word, worden kamer 1 en kamer 2 gebruikt voor C1 (C1 is de cilinder in deze berekening). C2 word praktisch niet belast dus moet deze niet berekend worden enkel weten we wel het slagvolume.

Ik heb het nogmaals gaan nameten, de inwendige cilidnerdiameter zou 80mm zijn, dit zou toch kloppen hoor!!!

Die laatste heb ik nodig om de pompinhoud te bepalen, hier word deze niet verder gebruikt, maar in de datasheets moet ik v & p hebben. v word berekend, p ook.

Groeten,

Olivier

Fred F.

Dus dit is de Kinematische viscositeit => Dynamische viscositeit = Kinematische viscositeit * dichtheid

<=> 32mm/sec² * 880kg/m³ = 28160 Pa s

Klopt dit dan wel?

Nee. Kijk eens goed naar de verschillende eenheden.

Kijk op het hydraulisch schema als bijlage. Als E1 bediend word, worden kamer 1 en kamer 2 gebruikt voor C1 (C1 is de cilinder in deze berekening).

Waar in de tekening zijn kamer 1 en 2 ?

oli4tje

Achja inderdaad => 32mm/sec² = 0,32m/sec²

Nu lopen eenheden wel gelijk dus.

Dynmaische viscositeit = 0,32m/sec² * 880 km/m³ = 281.6 Pa S

Kamer 1 = linkse aanvoerbron, kamer 2 = rechtse aanvoerbron. Snap je dit? Ik weet dat de tekening wat verwarrend is.

Groeten,

Olivier

Fred F.

Achja inderdaad => 32mm/sec² = 0,32m/sec²

Nu lopen eenheden wel gelijk dus.

Dynmaische viscositeit = 0,32m/sec² * 880 km/m³ = 281.6 Pa S

Nog steeds fout. Overigens is het mm²/s niet mm/s²

oli4tje

Fred F. schreef: ↑wo 06 jun 2012, 14:44
Nog steeds fout. Overigens is het mm²/s niet mm/s²

0,032m²/seconde?

Fred F.

Nee.

1 vierkante millimeter = 10^-6 vierkante meter, weet je wel.

oli4tje

Oke ö Was dat kwadraat vergeten. Mijn excuses. Voor de rest nog opmerkingen? Aanpassingen...

Groeten,

Olivier

oli4tje

Berekeningen worden dan:

Dynamische viscositeit = 32 e^-6 m/sec² * 880 kg/m³ = 0,02816 Pa S

Re = v * d *rho / mu = 1,559 m/sec * 0,02m * 880kg/m³ / 28,16e^-3 Pas = 974.375

Stroming blijft nog steeds laminair.

Verliezen in leidingen:

(delta)p = 32 * eta(dynamische viscositeit) * v_gemiddeld * L / d²= 32 * 0,02816Pas * 1,559m/s * 30m / 0,02m = 74832 Pa = 0,7 bar

Dit klopt dan wel?

Groeten,

Olivier

Fred F.

Dynamische viscositeit = 32 e^-6 m/sec² * 880 kg/m³ = 0,02816 Pa S

Nogmaals: het is mm²/sec niet m/sec² maar in ieder geval is het antwoord in Pa.s nu eindelijk juist.

Verliezen in leidingen:

(delta)p = 32 * eta(dynamische viscositeit) * v_gemiddeld * L / d²= 32 * 0,02816Pas * 1,559m/s * 30m / 0,02m = 74832 Pa = 0,7 bar

Dit klopt dan wel?

Nee, blijkbaar maak je rekenfout(en).

Ik begrijp niet waarom je nog steeds met die 1,559 m/s rekent want zoals ik al in bericht #4 schreef is de A die je berekent fout. Bovendien heb je daarna in bericht #5 de diameter van de cilinder vergroot naar 80 mm.

Hoe je uit die A en een fictieve cilinderlengte een debiet berekent en er daarna 20 L/min vanaf trekt begrijp ik nog steeds niet, maar ik hou daar mee op.

Stel dat de stroming nu toch turbulent zou zijn, hoe word dit berekend (stel dat word gevraagd op een toets of examen).. Vind geen exacte rekenvoorbeelden terug in mijn boek.

Als de stroming laminair is kun je de Wet van Hagen-Poiseuille gebruiken (zoals jij probeert).

Als de stroming turbulent zou zijn dan moet je het Moody diagram gebruiken. Dat kun je overigens ook voor laminaire stroming gebruiken en dan is f = 64/Re

Gebruik voor Moody eventueel de zoekfunctie van dit forum.

De lengte, is dit enkel (dus 30m naar cilinder, of 60m van en naar cilinder). Tevens moet in de lengte ook de karakteristieke lengte van de componenten mee worden berekend (dus optellen alle extra componten, ventielen, T-stuk, Klep)?

De totale lengte is van oorsprong naar bestemming. Oorsprong is pompuitlaat. Bestemming is in dit geval volgens mij de inlaat van zo'n drukventiel; de druk is daar immers een vaste waarde, namelijk gelijk aan het setpoint van de drukregelaar van het ventiel.

Extra drukverlies door bochten en andere componenten moet je meenemen door een equivalente lengte of beter: door een K-waarde

oli4tje

Hallo,

heb de berekening nu opnieuw gemaakt. Stap voor stap zal ik het (proberen) uitleggen. Door een nieuwe rekenwijze, heb ik het aftrekken van debieten laten vallen, waardoor dit voor jullie begrijpbaar wordt (hoop ik toch).

Dynamische viscositeit = 32 e^-6 m²/sec * 880 kg/m³ = 0,02816 Pa S

1: Oppervlakte berekening cilinder

A = pi * r² = pi * 4² = 50,265 cm³

2: Berekenen debiet

Uitleg => De oppervlakte van de cilinder werd hierboven berekend, dit is de 'gewone' (dementieloze) oppervlakte. De cilinder moet 4 meter/minuut vooruitgaan.

Dus als ik de waarde van de oppervlakte van de cilinder vermenigvuldig met de (berekende) lengte die op een minuut gevuld zou moeten worden, dan krijg ik cm³/min (=> conform aan inhoud van een kubus = lengte * breedte). Hopelijk is dit duidelijk? Mogelijk is mijn rekenmethode verkeerd maar dat hoor ik dan wel...

Q = A * l = 50,264 cm² * 400cm = 20106 cm³/minuut = 20,1 l/minuuut

3: Berekenen slagvolume pomp

vmax = Q/n * 1000 = 20,1 l/min / 1450 tr/min *1000 = 16,86 cm³/rev (Op basis van dit gegeven selecteer ik een pompkamer).

4: Berekenen Stroomsnelheid

q => 20106 cm³/min => 335,1e^-6 m³/sec

v = q / A = 335,1e^-6 m³/sec / 0.0050265 m³= 0,06666 m/sec

^^ Dit is de stroomsnelheid door de voor de cilinder, hoe zit dit met de hydraulische leidingen (diameter is hier veel kleiner)? Blijft dit dezelfde?

5: Berekening Reynoldsgetal

Re = v * d * rho / v = 0.06666 m/s * 0.02 m * 880 kg/m³ / 0,02816 Pa S = 41,6666

Dus is het zeker laminair, maar mn waarde lijkt mij zo abnormaal klein dus is er iets fout. Wat?

Je linkje voor de K waarde werkt niet ('This Account Has Been Suspended').

Ik had dit toch zeer graag bekeken.

Alvast bedankt,

Olivier

Fred F.

4. Berekenen Stroomsnelheid

Als het debiet 20,1 L/min is dan moet je de stroomsnelheid in de aanvoerleiding berekenen met dit debiet in combinatie met de inwendige diameter van die aanvoerleiding.

De pdf met K-waardes, die een week geleden nog op die website, stond is in de bijlage.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Berekening hydraulische groep

Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep

Re: Berekening hydraulische groep