Weerstand van een buis

[Tjd]

Goede avond

Ik zit wat met stromingsleer te worstelen en hoop dat jullie mij een beetje de goede kant op kunnen helpen.

Ik heb een buis van diameter 30 cm die conisch verloopt naar diameter 10 cm en terug naar 30.Gewoon een venturi dus eigenlijk. Deze ligt net onder het oppervlakte in een (stationaire) stroming van 1m/s. Wrijvingsloos zou je dan uiteraard Bernoullie gewoon kunnen toepassen maar wrijvingsloos is het nooit.

Ik zou graag willen weten of- en hoeveel deze buis gaat doorstromen? Een paar vragen:

- Klopt het dat wanneer de dynamische druk van het water hoger blijft dan de drukval over de pijp (door wandruwheid) deze sowieso gaat stromen?
- Kan ik dan sectie per sectie (1,2,3 en 4) de drukval berekenen en dat aftrekken van de uitgangssituatie? Ik start bijvoorbeeld met met 500 Pa, drukval sectie 1 is 25 pascal dus 475 over etc.
- kan ik dan voor de conische stukken de gemiddeld diameter nemen (20 cm) x de lengte?

Ik ben geen wetenschapper dus pardon als het wat simpel overkomt maar alvast bedankt wanneer jullie mij iets de goede kant op kunnen duwen.

Met vriendelijke groet,

Jacob Dijkstra

[Pinokkio]

Er zal altijd stroming zijn door de buis.

Hoeveel hangt mede af van het verschil in statische vloeistofhoogte aan inlaat en uitlaat.

Als er water door een rivier of kanaal stroomt is er altijd een niveaugradiënt aan het oppervlak, zo ook bij jouw kanaal.
Door een buis (of wat dan ook) in het kanaal te plaatsen zal die gradiënt bovendien iets toenemen omdat de stromingsweerstand van het water langs en door de buis een extra niveauverschil toevoegt.

[Tjd]

Ah, dank voor je antwoord.

Statische vloeistofhoogte had ik nog geeneens aan gedacht inderdaad.

Dus als ik de weerstand van de buis zo goed mogelijk benader via berekeningen kan ik in principe een goed idee krijgen van het debiet wat door de buis gaat lopen begrijp ik?

Kort vraagje dan nog: De dynamische druk van een stationaire stroom is toch een gevolg van die gradiënt, of komt die er nog bovenop?

[Pinokkio]

Dus als ik de weerstand van de buis zo goed mogelijk benader via berekeningen kan ik in principe een goed idee krijgen van het debiet wat door de buis gaat lopen begrijp ik?

Nee, je kunt niets berekenen als je niet weet wat de niveaugradiënt van het wateroppervlak is. En die hangt af van het debiet door, en de vorm en afmetingen van het kanaal.

Bijvoorbeeld: als de niveaugradiënt van het wateroppervlak is 1mm per meter zou zijn, en jouw buis is 1 meter lang, dan is er een drukverschil van 1 mm waterkolom tussen inlaat en uitlaat van jouw buis. Dat komt overeen met 10 Pa. Dat is dan de drijvende kracht voor de stroming door jouw buis en het debiet door jouw buis zal zich dus zodanig instellen dat het een drukverlies van 10 Pa geeft.

Bij een andere gradiënt krijg je een ander debiet door jouw buis.

Maar je weet de gradiënt niet dus dan valt er niks te berekenen.

[Tjd]

En als je de gradiënt verwaarloosd?

Ik zou niet weten hoe ik dat zou moeten meten bij een getijdenstroom.

[HansH]

En als je de gradiënt verwaarloosd?

Ik zou niet weten hoe ik dat zou moeten meten bij een getijdenstroom.

Voor zover ik weet krijg je in overgang 2 een versnelling omdat de diameter immers afneemt. een versnelling betekent een kracht naar rechts dus een druk die je meet in de opening. maar na de vernauwing heb je het tegenovergestelde dus een vertraging dus een kracht naar links dus een onderdruk. als het uitstroom oppervlak na de rechter techter gelijk is aan het instroom oppervlak voor de linker trechter zou dat elkaar dus compenseren en houdt je alleen de wrijvingskrachten over. Daar zijn wel tabellen voor.

[Pinokkio]

En als je de gradiënt verwaarloosd?

Ik zou niet weten hoe ik dat zou moeten meten bij een getijdenstroom.

Als je de gradiënt zou verwaarlozen (gelijk stellen aan nul) dan zou er geen stroming zijn.

Je kunt in dit geval niet berekenen wat het debiet door de buis zal zijn.
Je kunt hooguit het theoretisch maximale debiet berekenen door die 1 m/s te combineren met het oppervlak van de inlaat van de buis.
Het werkelijke debiet zal minder zijn t.g.v. de wrijving in de buis.

Wat is eigenlijk de zin van deze exercitie?

[Tjd]

Uiteindelijk proberen te meten hoe dicht de praktijk bij de theorie komt. Daarvoor zou het wel leuk zijn als de theorie wat op orde is

Voor nu ga ik 'gewoon' uit van 70 liter per seconde theoretisch maximum en probeer de weerstand van die buis zo dicht mogelijk te benaderen. Dan zou je een aardig realistisch idee kunnen krijgen van het debiet.

Bedankt voor de reacties tot zo ver.