Verluste in Luftverbindungen minimieren ? (gelöst)

[oberallgeier]

Hallo PICture,

hoffentlich nimmst Du mir diese schulische Vorrechnerei nicht übel - es war für mich die einfachste Art, es schnell und kurz gefasst rüberzubringen.

... ändert sich auch der Abstand von dem Rörchen, aus dem die Luft strömt und der Wasseroberfläche ...

Ich vermute, dass Du diese "Delle" die von der ausströmenden Luft in die Wasseroberfläche geblasen wird meinst. Und Du willst diese Delle als Geschwindigkeitsmesser benutzen. Hmmm, das ist SEHR qualitativ - aber z.B. der Augenarzt hat so ein ähnliches (Druck-)Messgerät, ziemlich high tech und gut.

Zur Messung der Luftgeschwindigkeit nimmt man andere Geräte, typischerweise ein Pitotrohr oder ein Prandtlrohr. So etwas kannst Du auch auf den Formel1-Boliden sehen, nicht nur auf allerlei Flugzeugen. Das könntest Du Dir auch selber herstellen. Allerdings ist die Messung des Luftstrahls innerhalb Deiner kleinen Schlauchdurchmesser eher schwer, weil durch das Messgerät schon der Durch- oder Aus-flussquerschnitt verändert werden kann - und damit der Durch- oder Ausflusswiderstand. Mit einer langen, möglichst dünnen Injektionsnadel - winklig gebogen - könntest Du Dir ein sehr simples Pitotrohr basteln etwa nach diesem Muster.

................Bild hier  

Du könntest natürlich so ein Kanülen-Pitotrohr von vorne in einen offenen Schlauch halten und damit den Staudruck bzw. Gesamtdruck messen. (Die Umrechnung machen wir dann wieder "Schul-"mässig). Ich hatte solche Nadeln für Strömungsversuche schon benutzt: es gibt sie dünn, etwa 1 mm AussenØ und 100 mm lang. Die Spitze vorne solltest Du erst mal vorsichtig flach abfeilen, danach anspitzen oder noch besser: vorne abrunden - siehe Zeichnungen in den Links. Übrigens wird - wenn sehr genau gemessen wird, meist dann nur im Freistrahl (also nicht im Rohr) so etwas verwendet - siehe auch in dem Wikipedialink als Beispiel für die x31.

Dass Du zum Biegen einen dünnen Kupfer- oder Edelstahldraht in die Kanüle einlegst, damit das Rohr nicht geknickt wird, ist Dir vermutlich klar. Die Messung wird bei Verwendung eines so langen, so dünnen Röhrchens als Sonde natürlich recht träge, weil wenig Luft durchgeht (schleichende Strömung mit hohem Durchflusswiderstand).

Viel Erfolg.

PS: im Moment bin ich zu müde für mehr. Muss so reichen.

[PICture]

Hallo oberallgeier!

Was hätte ich ohne dicht machen können ?

Es freut mich sehr, dass mein einfaches Messgerät sinnvoll ist (siehe Code). Ich möchte nicht genau Messen und überhaupt nicht in konkreten Einheiten. Mir gehts nur um Vergleichsmessungen z.B. ob es viel bringt, wenn ein Schlauch kürzer wird, da ich in meinem Bot die Teile unterschiedlich plazieren kann um Verluste zu minimieren.

Mir ist völlig egal, was da gemessen wird, wichtig sind nur die Verluste der Verbindungen für einsaugender Luft mit Staub zum Endfilter (Wasserfilter) der mit solcher "Delle" arbeitet. Wegen beweglichem Bot ist der grössere Abstand des Rörchens von Wasseroberfläche sehr wichtig, was bei vorhandener Pumpe nur durch minimalisieren der Verluste vergrössert werden kann.

Vielen Dank für deine kompetente Hilfe die mir die Experimente erheblich beschleunigt, da nur mit dem statischem Druckmesser wäre es für mich sehr umständlich.

MfG

                 +-+    Luft
                 | |
                 | |      |
                 | |      V
                 | |     | |
                +--------+ |
                | o      | |
                +--------+ |
            |    | |     | |
   wird     V___ | |     | |
   gemessen  ___ | | |___   ___|
            A    | | |   \_/   |
            |    | | |_________|
                 | +-------------+
                 |               |
                 +---------------+

[oberallgeier]

... dass mein einfaches Messgerät sinnvoll ist ...

Schon recht, nix zu danken! Wie gesagt, Deine Messergebnisse dürften etwas undeutlich sein, wenn Du "nur" die Delle misst. Warum? Weil bei Deinen Strömungsgeschwindigkeiten (die ja gering sein sollen wegen geringer Verluste) der Energiegehalt der Strömung recht gering ist. Denk dran - unter idealen Bedingungen ist der Staudruck bei 10 m/s Luftgeschwindigkeit gerade mal 5 mm WS (5 Millimeter Wassersäule). Wenn Du im Freistrahl auf die Wasseroberfläche bläst, wird die Delle noch geringer sein (Ausströmverlust, Freistrahlverlust, Oberflächenspannung des Wassers ...). Und bei nur 9 m/s ist der Staudruck nur 4 mm WS - (das geht ja quadratisch).

Ich denke, dass eine Modifikation Deiner Messvorrichtung etwas so:

                 +-+    Luft 
                 | | 
                 | |      | 
                 | |      V 
                 | |     | | 
                +--------+ | 
                | o      | | 
                +--------+ | 
                 | |     | | 
                 | |     | | 
                 | |     ||| 
                 | |     | \ Kanüle
                 | |     | |\
                 | |     | | \---- Schlauch + Messrohr
                 | |     | |  
                 | |     | | 
                 | |         
                 | |         
                 | |         
                 | |         
                 | +-------------+ 
                 |               | 
                 +---------------+




                              //
                             //
                            //
                 Schlauch  //    Messrohr (steht in Wirklichkeit
 (Fortsetzung) \----------//     flacher - etwa 10° oder weniger)

... MIT einer Kanüle - zwar noch immer nicht genau ist, aber eine deutlich feinere Abstufung bringt, überleg Dir das mal. Für eine eher qualitative Messung müsstest Du die Kanülen nicht mal ummodeln, da reicht es sicher, die einfach in den Schlauch zu stecken und mit dem einfachen Messgerät (das heißt dann Schrägrohrmanometer), siehe im Link den Punkt 2.4.

................Bild hier  

So eines könntest Du Dir einfach nachbauen mit einem schrägen, durchsichtigen Schlauch, der auf einem Brettchen fixiert wird. Je schräger das Messrohr liegt, umso feiner wird die Messung unterteilt - es wird ja im Prinzip nur die Höhe der Wassersäule über dem Wasserspiegel der Vorratsflasche als Messwert ausgewertet. Allerdings werden feinere Messungen dann auch naturgemäss träger. Die Vorratsflasche sollte "dick" sein, der angeschlossene Schlauch etwa 3 .. 5 mm InnenØ.

[mare_crisium]

Picture,

als kleine Hilfe beim Interpretieren Deiner Versuchsergebnisse habe ich ein paar Skizzen angehängt .

Die Kennlinie des Radialgebläses stellt den typischen Zusammenhang zwischen dem Differenzdruck und dem Luftstrom dar, den so ein Apparat erzeugt. Wegen der Schaufelform eines Laufrades hat sie die Form einer umgekehrten Parabel mit dem Scheitelpunkt bei Null Fördermenge. Wie man sieht, wird der erzeugte Differenzdruck immer kleiner, je mehr Luft durch das Gebläse gefördert wird. Am grössten ist er, wenn gar nichts fliesst.

Die Rohrleitungskennlinie ist ebenfalls eine Parabel (Hagen-Poiseuillesches Gesetz). Je mehr Luft durch das Rohr strömt, desto höher ist die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausströmöffnung. Der Strömungwiderstand, der diesen Druckabfall verursacht, steigt, je enger und je länger das Rohr ist.

Wenn Du auf der Druckseite des Gebläses ein Rohr anschliesst, dessen andere Seite offen ist, dann fliesst genau so viel Luft hindurch, wie der vom Gebläse erzeugte Differenzdruck "hindurchschieben" kann. D.h. die Fördermenge stellt sich da ein, wo sich die Kennlinie von Gebläse und Rohrleitung schneiden.

Wenn jetzt auf der Druckseite ein zusätzlicher Strömungswiderstand hinzukommt, z.B. der Filtersack, dann steigt der Differenzdruck, den das Gebläse überwinden muss. Und er steigt umso stärker, je stärker der Filter schon mit Staub belegt ist. Also wird der Förderstrom kleiner, d.h. der Staubsauger reinigt nicht mehr so gut.

Wenn Du auf der Saugseite eine Düse anschliesst, die nur durch einen sehr schmalen Spalt Luft einströmen lässt, dann bewirkt das einen zusätzlichen Strömungswiderstand auf der Saugseite. Wieder wird dadurch die Gesamt-Druckdifferenz grösser, die das Gebläse leisten muss, und die Fördermenge wird kleiner.

Die Reinigungswirkung des Staubsaugers beruht übrigens nicht auf dem Unterdruck, sondern auf der Luftströmung. Das wesentliche Prinzip nennt sich "Windsichten" (kannst mal danach googlen) und spielt sowohl bei der Bewegung von Sanddünen als auch beim Klassieren von Schüttgütern die entscheidende Rolle.

Ciao,

mare_crisium

[PICture]

Hallo!

@ oberallgeier

Noch mal danke sehr für weitere Hilfe !

Sorry, vielleicht habe ich mich unfachmännish ausgedrückt, aber ich nicht die größe der "Delle" sondern der Abstand des "pustendes" Rörchhens zu Wasseroberfläche messen möchte, wenn eine "Delle" fängt zu enstehen an.

Ich habe eben bemerkt, dass sich der Abstand in ziemlich großem Bereich (ein paar cm) ändert, was gut messbar ist. Aus dem Grund möchte ich das einfachste "Mesgerät" benutzen.

Die von dir sehr genau beschriebene Messgeräte, die sicher genauer sind, scheinen mir bei meinen Bastlermöglichkeiten zu kompliziert zu sein.

@ mare_crisium

Danke sehr für deine, für mich sehr hilfreiche, ausfürliche Beschreibung der Funktonsweisen des Gebläses und der Leitung.

Ich möchte mich bloß mit dem Wasserfilter für Feinstaub beschäftigen und den fertigen aus dem ROBO MAXX ausgeschnittenen "Staubsauger" anwenden. Nach meinen Tests ist er ausreichend und ich keinen besseren basteln kann.

Durch die Analogie zu Elektronik kann ich mir das alles sehr gur vorstellen, vor allem mit der Arbeitspunkteinstellung. Ich bin ein Praktiker, der die Theorie, die er versteht, in die Praxis einsetzen versucht. Deswegen machen mir immer Experimente den grössten Spass.

Hoffentlich brauche ich keine Hilfe mehr...

MfG

[PICture]

Hallo!

Da ich mich momentan mit Staubsaugen beschäftige, habe ich nur mit Unterdruck zu tun und mein einfaches "Mesgerät ist nutzlos. Deswegen möchte ich mir einen geeigneten "Messgerät" dafür bauen.

Mein Verbingsschlauch hat ein Durchmesser 10 mm und zum Zusammenschliessen der Schläche benutze ich ca. 2cm lange Rörchen aus Aluminium. Bisher wurde ein Druck und nicht Unterdruck besprochen und deswegen muss ich noch fragen, weil für mich noch nicht alles klar ist.

Ich möchte mir das laut der Zeichnung "a" vom 25.10.2009, 00:29 (oberallgeier) bauen. Als Kanüle will ich eine Injektionsnadel verwenden die ich in einen Schlauch mit innerem Durchmesser 10 mm stecke. Da der Schlauch sehr bigsam ist, wäre möglich die Nadel drinnen zu biegen bzw, schon gebogene einstecken.

Nicht klar ist mir eigentlich nur die Richtung der Kanüle gegen der strömender Luft beim Unterdruck und der Durchmesser der Nadel für 10 mm Schlauch. Ausserdem muss ich angeblich das Ende der Kanüle flach feilen da sie mit ca.45° Schräge endet.

Es scheint wirklich eine Sache für ein paar Minuten zu sein, da ich schon den wunderbar funktionierenden Druckmesser mit "U"-förmigen Rörchen habe...

MfG

[oberallgeier]

Die Öffung der Kanüle muss GEGEN die Strömung zeigen. Das Messgerät heißt "Staurohr" - da staut sich also die Luft (egal ob Unter- oder Überdruck) an der Öffnung, weil die (Luft-) Teilchen durch die Strömung dagegengeschleudert werden. Die Pfeile in der Skizze zeigen ja die Strömungsrichtung des zu messenden Medium (Fluids) an.

[PICture]

Hallo oberallgeier!

Vielen Dank für so rasche Antwort.

Mir ist jetzt alles klar und kann weiterhin mit viel Spass "spielen"...

Die vorhandene Messgenauigkeit von +/- 1 mm WS ist für mein Bedarf mehr als ausreichend.

MfG

[oberallgeier]

Hi,

vermutlich sieht Deine Schlauchverbindung aus wie hier in a) (das ist die mittlere Lösung) dargestellt.

................Bild hier  

So wie ich mir das vorstelle, hast Du als Verbinder diese Aluröhrchen aus einer Metallwarenhandlung genommen mit 1 mm Wandstärke. Das heißt aber, dass Du an der Einschnürung - also da, wo der freie Querschnitt des Schlauchs verengt wird, kräftige Wirbel erzeugst, die natürlich einen Verlust mit sich bringen. Besser wäre eine Schlauchverbindung mit einer Muffe AUSSENRUM - also den Schlauch IN DAS ROHR stecken. Alternativen wären noch b) - hier muss/soll die angeströmte Seite abgerundet und die Abströmseite möglichst flach abgeschrägt sein. Auch die Variante c) wäre recht gut.

Diese Bemerkungen nur, wenn Du möglichst widerstandsarme Verbindungen schaffen willst.

[PICture]

Wir kennen uns noch nicht lange, aber trotzdem stelle ich fest, dass zwischen uns schon Telepathe enstanden ist...

Genau, ich habe zuerst gedacht, dass ich die "b" Variante verwende. Aber dein letzter Beitrag hat mein Verdacht bestätigt, dass das die schlechteste ist. Ich habe solche Verbindung nur bei meinen Messgeräten benutzt, werde jetzt aber auf die Variante "c" ohne Innenstück ändern. Die beide Rörchen werden einfach bis zum direkten kontakt ("Anschlag") in die Muffe geschoben. Bei meinem Druckmesser ist es egal, weil da keine Luft sich bewegt, oder ?

Um die Emfindlichkeit meines Staurohrs zu erhöhen, möchte ich einen 10-fachen "Verstärker" durch 1:10 Neigung des Röhrchens bauen.

Bei tatsächlichen Verbindungen verwende ich ziemlich harten Schlauch mit Innen- 10 mm und Aussendurchmesser 15 mm. Anstatt biegen, schneide ich den Schlauch unter nötigem Winkel und klebe ich zusammen. Ich weiss nicht, warum die zwei durch zerschneiden enstandene Stücke nach dem Zusammenkleben immer 90° ergeben...

MfG