Stromingsleer

Gewoon even offtopic praten over van alles en nog wat.

Moderator: Moderators

Gebruikersavatar
joopbos
Donateur
Berichten: 904
Lid geworden op: 12 mar 2008 19:34
Locatie: Dordrecht
Contacteer:

Stromingsleer

Bericht door joopbos »

Mijn vraag heeft niets met CNC te maken, maar er op dit forum zijn vaak mensen actief die ook over andere kennis beschikken.
Mijn vraag: hoe reken je uit hoe groot een flow is door een dunne buis. In liters/min
Gegeven druk 4bar, binnendiameter buis tussen de 0,5 en 1mm. Lengte van de buis max 100mm. De lucht stroomt vrij atmosferisch uit. Is het te vergelijken met de wet van Ohm?
De stroom ( flow) is de spanning ( druk) gedeeld door de weerstand.
Hoe bepaal je de weerstand van een buis?
Ik heb werkelijk geen idee.
Wie wel?

Joop
Gebruikersavatar
jimbo
Berichten: 80
Lid geworden op: 27 jan 2013 22:36
Locatie: Anderlecht
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door jimbo »

Hallo,

even met de beschikbare gegevens gespeeld : een buis van, neem 1 mm diameter en 100 mm lengte = een cilinder.
volume van een cilinder = R² * Pi * H dus (1mm diameter/2) ²* 3.14 * 100 is 78,5 mm³ en geeft dus een colume in liter / 100 --> 0,785 liter.

Gegeven dat de 4 bar druk "input" uit een grotere buis komt en deze naar de kleinere diameter buis gaat zal er drukverlies optreden aangezien het aangeleverde volume aan deze druk (4 bar) niet door de kleinere diameter kan. Hier komt Pascal meespelen, welke wetten het zijn exact ken ik niet meer van buiten maar da's waar je drukvermindering optreedt. Je dient dus het volume te kennen van de 4 bar aangeleverde druk, daartussen zit je spanningsverschil zoals jij het noemt. Dus de output flow zal inderdaad geen 4 bar meer zijn.

ik hoop dat het wat geholpen heeft...

Groeten,
Jim
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 12033
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Sorry Jimbo, ik heb er ook geen verstand van, maar met dit verhaal nog minder. :lol:
van mm > cm is /1000 wanneer we het over volume hebben, dus 0.078 l
En dat van dat volume er voor, daarvan zou ik zeggen, dat is de inhoud van de accu, en voor de stroom maakt het niet uit of er een 1Ah accu staat of een 40 Ah accu.
De druk zou het voltage moeten zijn, de diameter/lengte wordt de weerstand.
Even gegoogled levert het volgende op:
Het drukverlies dat ontstaat in pijpleidingen en appendages wordt met behulp van de volgende
formule berekend Δ p = (v^2)/(k.γ . 2g)
waarin Δ p = drukverlies in mm WK
k = Zeta waarde
γ = soortelijk gewicht van het mediumin kg/m3
v = stromingssnelheid in m/sec
g = versnelling van de zwaartekracht = 9,81 m/sec2
https://catalogus-beheer.nl/beheer/uplo ... ken.20.pdf
En als ik daar goed naar kijk worden de vraagtekens bij mij alleen maar groter. Daar komen dan nog dingen als getal van Reynolds en dergelijke bij.
Maar ik verwacht dat er nog wel meer forum leden iets over kunnen zeggen.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11032
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Stromingsleer

Bericht door DaBit »

Het stikt online van de calculatortjes om het uit te rekenen, bijvoorbeeld deze. En hier wat meer informatie.

Voor kleine drukverschillen zoals 'hoeveel druk verlies ik over m'n 10 meter waterleiding naar de douche?' zal-ie wel redelijk kloppen. Maar in jouw geval heb je wel een heel turbulente stroom en is 'lucht' absoluut geen ideaal gas meer, dus dan is de uitkomst van dit soort simpele formules meer een orde van grootte.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Gebruikersavatar
joopbos
Donateur
Berichten: 904
Lid geworden op: 12 mar 2008 19:34
Locatie: Dordrecht
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door joopbos »

Dank voor het meedenken. Het blijft nog enigszins geheimzinnig voor mij.
Waarom ben ik in de flow geïnteresseerd?
Ik heb luchtpulsje lucht nodig die uit het buisje komen. De pulsjes hebben een lengte van 20-30ms.
Gedurende die tijd wordt een hoeveelheid lucht uitgestroomd. Het wordt een draagbare compressorloze opstelling. Als ik weet hoeveel l/min per puls wordt verbruikt weet ik hoe groot de "accu" , voorraad vat moet zijn.
Vat wordt gevuld met 6 bar en met reduceer terug naar 4 bar.

Alle opmerkingen blijven welkom

Joop
DAZ
Berichten: 91
Lid geworden op: 06 apr 2013 19:42
Locatie: Huijbergen

Re: Stromingsleer

Bericht door DAZ »

Dat buisje is zo kort dat de weerstand bijna nul is.

Dus dan gaat de lucht er met de snelheid van het geluid er door heen. 40 normaal liter per min bij gaatje van 1 mm dus en 4 bar.
Sneller kan niet.
Je wil nie weten wat een klein gaatje in een persluchtsysteem per jaar kost.

Dit heet choked flow. Is afhankelijk van temperatuur en luchtvochtigheid. Ongeveer 340 meter/sec.
Zoek maar eens op een site van sproeier fabrikant. Bv spray systems.

Kees
Damocles
Berichten: 1545
Lid geworden op: 27 aug 2007 14:12
Locatie: Brussel
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door Damocles »

Het lijkt een simpel probleem, maar het is best ingewikkeld om dit uit te rekenen.
Ik kan je ook geen perfect antwoord geven, maar misschien wel enkele tips die je in de juiste richting kunnen brengen.

Het feit dat je er nog aan toevoegt dat het een pulserende stroming is, is best belangrijk!

Benadering als onsamendrukbaar
Als je bij lage snelheden werkt zou je kunnen benaderen dat de lucht onsamendrukbaar is, en het dan gewoon uitrekenen zoals voor water. Je massa debiet is dan gewoon: M = rho.v.A, met v de snelheid, A de oppervlakte, en rho de dichtheid. Voor volume debiet kan je dus die rho laten vallen, maar dat kan verder in het verhaal nog interessant zijn. Dit omdat behoud van massa geldig is en niet behoud van volume. Als je dan toch zou correcties toevoegen voor een samendrukbaar gas, zoals het in werkelijkheid is, kan die rho belangrijk zijn.

De vraag is dan natuurlijk wat is de uitgangssnelheid?
Wel, er bestaat zo iets als "choked flow". Kort samengevat als je een halvering van de druk hebt (in werkelijkheid factor 0,57), dus van 2bar absoluut naar 1 bar absoluut gaat, dan bereik je reeds de geluidssnelheid, en zal je stroom niet sneller gaan dan deze zonder "speciale nozzle".
Je zou dus kunnen zeggen dat je massa debiet = rho.geluiddsnelheid.A, dat gaat je al een idee geven.
De geluidssnelheid op zee niveau is ongeveer 330m/s.
Wikipedia Choked flow

Meer info over choked flow, wordt meestal geïllustreerd aan de hand van de Laval nozzel, maar dat is verre van een rechte buis. Door daar op te googelen vind je wel wat die choked flow is en waarom.

Dit is eigenlijk meer een thermodynamisch probleem, dan een probleem van stromingsmechanica, door de expansie van het gas, en de snelheid waaraan dit gepaard gaat.

Dit is echter een benadering voor wat ze noemen stationaire stroming. Dus constante flow.
Het feit dat het dus pulserend is, gaat best wel een grote invloed hebben en is moeilijk eenvoudig te berekenen.
Maar je kan in ieder geval al doen alsof het onsamendrukbaar is en dan het volume per pulsje berekenen. Er dan van uitgaande dat de pulsen discreet zijn. Dus gewoon volle snelheid, of 0. In werkelijkheid heeft een stroming een inertie, zit je met turbulenties en effecten van viscositeit, maar dan ben je 5 jaar bezig eer je een antwoord hebt ;-).

Invloed pulsatie en samendrukbaarheid
Je kan eens zoeken op Prandtl-Glauert correctie voor "compressible flow" en "pulsated flow".
Ik ben dit tegengekomen, daar ben je al wel iets mee: MEASUREMENT OF AVERAGE VELOCITY OF PULSATING FLOWS IN GAS-PHASE REACTORS


Wat betreft laminair vs. turbulent , dit kan je eenvoudig voorstellen als auto's die op een autosnelweg rijden.
Als de autos op de verschillende rijstroken allemaal naast elkaar blijven, zoals bij blokrijden, dan is de stroming laminair, er is geen rotatie.
Wanneer echter de autos op de linker rijstrook deze op de rechtste inhalen dan is er wel rotatie en dan is de stroming turbulent. Dit betekend dat er wervelingen zijn. De stroming hier zal natuurlijk turbulent zijn.
Het Reynolds nummer geeft aan of het turbulent is of laminair. Dit nummer geeft de verhouding van inertie t.o.v. viskeuze krachten weer, hoe groter, hoe meer turbulent. Ik denk vanaf 10 000 is turbulent.

Weerstand van de buis : deze kan je verwaarlozen.
Die laminair-turbulent is belangrijk voor het berekenen van de weerstand van een buis. Maar dit is meer van toepassing voor vloeistoffen dan gassen. Door de samendrukbaarheid van het gas ben je hier weinig mee.
Er zullen beperkte krachten zijn door viskeuze effecten en zo maar dat is niet het belangrijkste hier. Wat wel belangrijk is: je stroming moet mooi de buis ingeleid worden. Als daar ergens een scherpe hoek in zit, gaat je stroming zo turbulent worden dat dit de bepalende factor wordt, en dan gaan die simpele berekeningen er enorm ver vanaf zitten.

Conclusie: overdimmensioneer de accu maar gewoon en dan is alles opgelost ;-)


Edit: in het kort heb je dus het antwoord hierboven.
Wanneer iets perfect dezelfde maat heeft, dan gebruik je geen nauwkeurig genoeg meettoestel.
Floppy
Berichten: 774
Lid geworden op: 11 apr 2007 23:40
Locatie: Zeddam

Re: Stromingsleer

Bericht door Floppy »

Je kan de stroming van lucht door een lange dunne buis niet vergelijken met de wet van Ohm.
Een lange dunne buis gedraagt zich voor gassen als een constante stroombron, de gasstroom is min of meer onafhankelijk van het druk verschil. Maar uitrekenen ???????
Roetsj
Berichten: 199
Lid geworden op: 24 jul 2009 11:41

Re: Stromingsleer

Bericht door Roetsj »

joopbos schreef: Gedurende die tijd wordt een hoeveelheid lucht uitgestroomd. Het wordt een draagbare compressorloze opstelling. Als ik weet hoeveel l/min per puls wordt verbruikt weet ik hoe groot de "accu" , voorraad vat moet zijn.
Vat wordt gevuld met 6 bar en met reduceer terug naar 4 bar.
Joop
Ja, de uitstroom van lucht is afhankelijk van het verschil in druk. Je kunt je immers voorstellen dat als er geen drukverschil is er niets zal gebeuren. Het lijkt logisch om eerst uit te zoeken (proefondervindelijk) wat een drukverschil van 4 bar met atmosferisch (1 bar) doet bij een tank met 4 bar, vervolgens met 5 bar enz. Dus telkens de sproeier openzetten en dan de druk meten en de resultaten uitzetten in een diagram geeft een overzicht wat gebeurt.

Het berekenen van pulserende luchtstromen (=turbulent) gaat zeker geen bruikbare meetwaarden opleveren, juist omdat de bekende formules gelden voor een constante stroming/laminaire stroming/niet-turbulente stroming.
DAZ
Berichten: 91
Lid geworden op: 06 apr 2013 19:42
Locatie: Huijbergen

Re: Stromingsleer

Bericht door DAZ »

Raar. Ik heb er altijd mee gerekend bedrijfsmatig.

Zowat alle stromen in een bedrijf zijn turbulent. Zowel vloeibare als gasvormige.
Water in de sloot is bv normaal niet turbulent. Een infuus ook wel niet denk ik.En langzaam verpompte puree soms ook niet. Hoe dikker hoe langer laminair.
En lucht is zeker niet dik.

Je rekent eerst het Rynolds getal uit. Onder de 2000 is niet turbulent en stuk daar boven is onzeker.
Vanaf 8000 is zeker turbulent. En dan stroomt bv water nog best langzaam.

Formules voor gas en vloeistof zijn de zelfde. Leiding 2x zolang = dubbele weerstand.
Wil je de flow verdubbelen, dan moet de druk verviervoudigd worden en moet je pomp, ventilator of compressor 8x zoveel vermogen leveren.

Maar met dit korte leidingetje zou ik uitgaan van 340 mtr/min door het gaatje. Choked flow.

Kees
Damocles
Berichten: 1545
Lid geworden op: 27 aug 2007 14:12
Locatie: Brussel
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door Damocles »

DAZ schreef: Formules voor gas en vloeistof zijn de zelfde. Leiding 2x zolang = dubbele weerstand.
Wil je de flow verdubbelen, dan moet de druk verviervoudigd worden en moet je pomp, ventilator of compressor 8x zoveel vermogen leveren.

Maar met dit korte leidingetje zou ik uitgaan van 340 mtr/min door het gaatje. Choked flow.
Ik zou niet zomaar zeggen dat dubbele leiding, dubbele weerstand geeft in het geval van transone stroming van een samendrukbaar gas (Choked flow) . Je zit bijvoorbeeld met het opbouwen van de grenslaag in de buis etc. etc.
De lokale verliezen zoals in en uitgang gaan ook veel meer doorwegen dan die 10 of 20 cm buis rechtdoor.

Formules voor gas en vloeistof zijn zeer verschillend! Als je het gas beschouwt als onsamendrukbaar dan is dat een vergelijking die redelijk opgaat, maar niet bij 330m/s!

Het Reynolds nummer is hier niet zo van belang volgens mij omdat je met die samendrukbaarheid zit, die veel belangrijker is. Zeker voor die gepulste flow. Als het nu pulsen van 1s zouden zijn dan valt dit best mee,
maar die 20 ms das best snel al aan/uit.

Wat je bijvoorbeeld wel kan doen is de weerstand in de buis berekenen voor een persluchtsysteem dat op 4 bar staat. Maar dan staat alles op 4 bar, en dan is de stroming in die buis vrij traag. Het venijn zit hem juist in de expansie van die 4 bar naar 1 bar atmosferische druk. Dat is heel andere koek. En de verliezen daar gaan veel groter zijn dan het stukje buis dat vooraf gaat.

De snelheid van het geluid is trouwens 330 of 340 m/s en niet 340m/min.

Nog een interessant naslagwerk voor als je echt te veel tijd zou hebben!
Wanneer iets perfect dezelfde maat heeft, dan gebruik je geen nauwkeurig genoeg meettoestel.
DAZ
Berichten: 91
Lid geworden op: 06 apr 2013 19:42
Locatie: Huijbergen

Re: Stromingsleer

Bericht door DAZ »

Inderdaad met die hele korte pulsen is dat misschien niet juist te berekenen.

Maar als je choked neemt zit je volgens mij aan de veilige kant. Meer kan niet.

Kees
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 12033
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Stromingsleer

Bericht door hugo stoutjesdijk »

20-30msec, reageert zo'n luchtventiel zo snel ?
Ik heb es een toepassing gezien, waar met kleppen een luchtpuls gemaakt werd.
In principe heel simpel, maar om het even uit te leggen valt natuurlijk tegen.
Het idee was dat er een klepje geopend werd ( in de richting van de tussen kamer), lucht kan van kamer 1 naar een tussen kamertje, zodra daar de druk gelijk is aan de voorraad, sluit het 1e klepje, omdat dit veer retour is.
Daarna mag de klep naar de buitenwereld gewoon open, omdat er maar 1 shot in de tussen kamer zit.

In de onderstaande toepassing was de kogel de 2e klep.
Het principe werd gebruikt door een oostenrijkse wapenbouwer, voor het automatisch afvuren van loden kogels , middels een luchttank in de kolf (300 bar) , en zodoende was steeds met kruit vullen van het geweer bij de vijand een gigantisch nadeel. Die luchtkolf was afschroefbaar, zet er een paar knaapjes neer en die zorgen wel dat die kolven gevult worden, de schutter had een magazijn van tig loden kogels, en kon blijven vuren.
Helaas (of niet) toen deze wapenmaker er niet meer was kon geen andere smit zulke geweren maken.
( ik heb eens met een replica geschoten, resultaat... verbluffend :mrgreen: )

Misschien heb je wat aan ideetjes die anders tegen het probleem aankijken.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
DAZ
Berichten: 91
Lid geworden op: 06 apr 2013 19:42
Locatie: Huijbergen

Re: Stromingsleer

Bericht door DAZ »

Ventieltje 2/2 DN2,5 van Festo opend in 25 msec (mogenlijkniet belangrijk) maar sluit in 10msec

Heb veel merken sorteermachines zien werken die middels luchtschot stukjes wortel of kleine aarappel blokjes uitsorteerden waar verkleurde plekjes op zaten.
144 van dingen op een rij.
En die blokjes kwamen kort achter elkaar voorbij vliegen. Dat ging zo snel, kon je niet volgen. 10 ton/uur

Die schakelde nog wel sneller.

Jammer van die Oostenrijkers. Wisten zeker niet van cnczone ?

Kees
Plaats reactie