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Thema: Verluste in Luftverbindungen minimieren ? (gelöst)

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Verluste in Luftverbindungen minimieren ? (gelöst)

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    Hallo!

    Wegen fehlender Erfahrung möchte ich fragen um günstigsten Durchmesser der Luftverbindungen für meinen Raumpfleger. Die Luftpumpe erzeugt einen Unterdruck um 200 mm WS und die beiden Staubfilter stellen keinen großen Widerstand für Durchfluss der Luft dar (siehe Code).

    Die Verbindungen, wegen engem Raum im Bot, werden ziemlich kurz und gebogen sein. Was für erkäuflichen Schlauch eignet sich dafür am besten um am wenigsten vom Luftdruck zu verlieren ?

    MfG
    Code:
       +-------------------------------------------------------------+
       |        +----------------+                           .-----. |
       |        | +------------+ |   +--------------+  +-----|Luft-|-+
       |        |A|            |||   |A+----------+||  |A+---|Pumpe|-+ ->
       |        |||           / V \  |||          |V|  |||   '-----' |
       |        | |     +----|     |-+ +-+ +------+ +--+ +-+         |
       |        | |     |    #######     | |      | |      |         |
       |        | |     |                | |______   ______|         |
       |\|/+----+ +---+ |                | |......\_/......|         |
       |-o-|          | |oooooooooooooooo| |ooooooooooooooo|         |
       |/|\ ----------+ +----------------+ +---------------+         |
            ---------------------------------------------------------+
         A       A              A                  A
         |       |              |                  |
      Bürste  Sauger     Grobstaubfilter    Wasserfilter
    
       -> - Luft
    
        o - Staubpartikel
    
        # - Staubfilter (grob)
    
        . - Wasser
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Was für erkäuflichen Schlauch eignet sich dafür am besten um am wenigsten vom Luftdruck zu verlieren ?
    Im Baumarkt gibt es transparente PVC-Schläuche in verschiedenen Durchmessern. Es dürfte offensichtlich sein, dass der größere Querschnitt geringere Verluste verspricht. Also so groß, wie es eben vom Platz her geht. Dass die Schlauchverbindungen kurz sind ist günstig, dass sie gebogen sind, ist nicht so günstig. Zumindest der Biegeradius sollte nicht zu klein sein. Besonders wichtig ist der Einlauf und Auslauf der Luft in und aus dem Schlauch. Dort sollte idealerweise der die Querschnittsveränderung langsam gehen, nicht sprunghaft. Das ist mit Schlauchverbindungen schwierig zu realisieren weil der Schlauch üblicherweise auf einen Rohrstutzen geschoben wird, also ist der Querschnitt gerade am Ein- und Auslauf am kleinsten. Die (nicht gewebeverstärkten) PVC-Schläuche kann man aber mit Wärme noch beträchtlich aufweiten (z.B. Fön und Holzdorn eintreiben) , so dass man den Rohrstutzen entsprechend größer machen kann.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Halo Ranke!

    Vielen Dank für deine Erklärungen!

    Ich glaube leider, dass ich PVC-Schläche nur für gerade Verbindungen nehmen kann, weill sie sich nicht mit sehr kleinem Radius biegen lassen.

    Der Biegeradius bei 90° muss um 1 cm sein und ich werde wahrscheinlich entsprechende Verbindungen aus Kunstoff bzw. unter 45° schräg geschnittenen PVC-Schleuchen kleben müssen.

    Ich weiß aber nicht welche Form am günstigsten ist (siehe Code).

    MfG
    Code:
           _           ___
          / \_____    |   |_____    ______     _____
         |   _____    |    _____   | _____    / ____
         |   |        |   |        | |       | |
         |   |        |   |        | |       | |
    
           a           b            c         d

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Für mich schaut die Variante d am besten aus. Irgendwo habe ich mal eine Gleichung aus der Strömungslehre gesehen, die beschreibt, welche minimale gerade Rohrstrecke vor einer Biegung (bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit, Querschitt, etc.) notwendig ist, um die Verwirbelungen minimal zu halten, und damit die wenigsten Verluste zu haben. Leider kann ich mich aber nicht mehr daran erinnern...

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    je größer du den bogen machen kannst desto besser ansonsten ist d das beste

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Hallo PICture,

    natürlich hast Du mit dem geringen Platzbedarf in Deinem Projektchen ein Problem. Eine halbwegs widerstandsarme Rohrkrümmung hat um die 5d (fünffacher Rohrdurchmesser als Radius der Rohrkrümmung in Rohrmitte). Deine Variante d ist schlecht: WENN Du es so wie skizziert machst, hast Du eine Düse - bei Deinen Kanten gibt es sehr starke Wirbel - sprich Widerstände. Der Durchgang sollte wenigstens überall gleichen Querschnitt in Rohrachse haben. Deine Variante c wäre IM PRINZIP besser, wenn dieser Vorsprung in der Innenkrümmung nicht wäre (der ist vermutlich nur durch Dein CAD entstanden). WENN Du bei Variante d die Innenkante ähnlich brechen kannst wie die Aussenkante (ich weiß, dass das alles Rohrquerschnitte sind), dann sollte es gut sein. Das wäre dann ähnlich diesem hier. Der kleine Versatz in den beiden unteren "Ecken" sollte natürlich nicht sein.

    Code:
              __________________
             /\
            /  \
           /    \_______________
          /     /
         /     /
        |     /
        |    |
        |    |
        |    |
    Die Varianten a und b sind schlecht, wenn die Luft von rechts oben nach unten strömt. Wenn die Luft umgekehrt strömt, wäre b halbwegs in Ordnung, da wäre ein Einlaufkrümmer optimal.

    Bitte achte auf die Strömungsgeschwindigkeit: möglichst unter 10 m/s, keinesfalls 20 m/s oder mehr.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Herzlichen Dank an alle die meine Vorstellungen angeschaut und bewertet haben. Ich habe auch gedacht, dass die d Variante, wenn der Schlauch nicht geknickt wäre, die beste ist.

    Es gibt noch ein Problemm, wie am günstigsten eine Dose mit einem Rörchen verbinden um fast ohne Verluste die Luft aussaugen. Der Durchmesser der Dose ist mehrfach grösser als des Rörchens. Es ist auch kein Platz für einen "Trichter" vorhanden. Ich habe mir schon ein Druckmesser mit "U" Rörchen gebaut und werde alles während des Experimentierens messen.

    Die verwendete Luftpumpe hat Fördermenge 240 l / min, und die Schläuche einen Innendurchmesser 10 mm. Mein Mechanikwissen reicht aber nicht aus um die Geschwindigkeit der Luft zu berechnen...

    MfG

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von PICture
    ... Luftpumpe hat Fördermenge 240 l / min ... Schläuche ... Innendurchmesser 10 mm ...
    Ok, das macht mein Taschenrechner (weil ich ihn so programmiert habe). Aber mal zum Mitrechnen:
    240 l/min = 4 l /sec bzw. 4 dm³/sec
    denn 1 dm = 10 cm, 1dm x 1 dm x 1 dm = 10 cm x 10 cm x 10 cm = 1000 cm³ = 1 Liter *ggg*
    Ø10 mm => Fläche = 0,0079 dm²
    4 dm³/sec / 0,0079 dm² = 509 dm/sec = 51 m/sec - das ist die Strömungsgeschwindigkeit in einem Ø10mm-Schlauch, wenn 240 l durchfliessen.
    Bei 51 m/sec ist der Strömungswiderstand so hoch, dass schon ein kurzes Rohrstück einen heftigen Widerstand hervorruft und der Durchfluss drastisch sinkt. Bei 20 mm Schlauchdurchmesser wäre der Durchfluss bei ca. 12 m/s , das ist recht hoch, aber damit könntest Du eher leben.

    Vorschlag: Nimm einen (Farb- oder sonstwie -eimer MIT Deckel, zur Not tuts ne alte Kaffeedose mit Kunststoffdeckel, Durchmesser sollte ca. 10 cm oder größer sein) Behälter. Steck in ein genau passendes Loch einen Schlauch - 20 mm InnenØ in den Deckel und schließ an den Deine Pumpe an. Stecke einen Schlauch 20 mm InnenØ in den Deckel, auch dieses Loch muss genau passen, dann ist es dicht - und lass durch den die Luft raus. Miss den Innendruck im Behälter. Mach das Gleiche mit dem 10 mm Schlauch als Abluftschlauch, NICHT als Zulaufschlauch, das bleibt der 20mm-Schlauch. Du kannst am Innendruck im Behälter messen, wie drastisch Dein Druckverlust durch den Abluftschlauch angestiegen ist. Wenn Du damit auskommst - dann nimm halt den dünnen Schlauch.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Danke sehr für rasche, für mich verständliche Lektion und Rechenbeispiel, ich habe mich wieder wie in einer Schule gefühlt...

    Ich will die Luftpumpe sowieso wegen Lärm nicht mit 12 V sondern mit 6 V betreiben. Dank dir, kann ich die Geschwindigkeit jetzt hoffentlich richtig ausrechnen. Der Druck sinkt bei 6V auf 0,2 des bei 12V. Wenn die Fördermenge zum Druck proportional ist, dann ist die Luftgeschwindigkeit auch 5-fach kleiner. Ich kann aber nur Änderung des Druks und keine Fördermenge messen und kenne den Zusammenhang leider nicht...

    Bei Problemen, die ich nicht selber lösen kann, melde ich mich leider wieder...

    MfG

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Bei der Spielerei mit dem Wasserfilter, habe ich bemerkt, dass bei einer Luftpumpe mit variablem statischem Luftdruck z.B. durch Änderung der Versorgungsspannung, ändert sich auch der Abstand von dem Rörchen, aus dem die Luft strömt und der Wasseroberfläche, wann man im Wasserspiegel ein Anfang von Entstehung des Meniskus beobachten kann. Der Abstand scheint proportional zum statischen Luftruck aus der Pumpe zu sein.

    Das gleiche passiert, wenn zwischen die Pumpe und das "Messgerät" ein "Widerstand" im Form von Stück Schlauch eingefügt wird. Deswegen möchte ich es für Messung der Verluste benutzen. Ich vermute, dass es einen dynamischen Druk der Luft, die aus dem Rörchen senkrecht zu Wasseroberfläche strömt, misst.

    Mit meinen sehr geringen Wissen im Bereich Aerodynamik möchte ich fragen ob so ein "Messgerät" sinvoll ist, da der statischer Druckmesser fürs Messen der Verbindungsverlusten eigentlich fast unbrauchbar ist.

    MfG

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