Potrzebny super mało wydajny filtr


tencin
Posty: 292
Rejestracja: 11 maja 2020, 19:42
Imię: Sebastian
Pochwalił: 5 razy
Został pochwalony: 67 razy

15 wrz 2020, 18:16

boro1 pisze:
15 wrz 2020, 16:14
Czyli twierdzisz, że pompa w filtrze jest mniej obciążona, czyli potrzebuje mniej "prądu" jak zdławisz wylot / wlot wody do niej? Tak to działać nie może
Ja uważam, że to tak działać musi. :)

Jest sobie rura o długości 1 m. Wlot jest w punkcie A, wylot w punkcie B. W środku rury jest turbina T, która tłoczy wodę w kierunku A -> B. Oś obrotu turbiny leży w osi rury. Bardzo prosta pompa.
O tak:
A->=====[T]======->B

Ustaw taką rurę w pionie, żeby tłoczyła wodę na wysokość A:B, czyli 1 m. Przyjmijmy, że turbina to silnik elektryczny o stałych obrotach a turbina potrafi tłoczyć 100 l/h. Jeśli rura jest odetkana, to turbina w ciągu godziny przepompuje 100 l, czyli wykona pracę podniesienia ciężaru 100 kg na wysokość 1 m. Dla uproszczenia przyjmijmy, że woda podnoszona jest ruchem jednostajnym (nie ma przyśpieszenia). W takim razie potrzeba na to siły F=m*g, czyli F=100 kg * 10 m/s2. Potrzebujemy zatem 1000 N. Skoro podnosimy na 1 m, to z wzoru W=F*d mamy W=1000 N * 1 m, czyli wykonujemy pracę 1000 J. Skoro tłoczenie trwało godzinę, czyli 3600 s, to moc potrzebna do podniesienia wynosi P=W/t, czyli P=1000 J / 3600 s. To daje ~0.28 W.

Oczywiście jest jeszcze tarcie, lepkość cieczy, turbulencje i sprawność samego silnika, więc w praktyce tej mocy trzeba więcej.

Teraz wyobraź sobie, że usuwasz z turbiny co drugą łopatkę. Przyjmijmy, że taki zabieg powoduje, że pompa zaczyna tłoczyć o połowię mniej wody w tym samym czasie, czyli 50 l/h. Żeby podnieść 50 kg na wysokość 1 m potrzebujemy 500 N siły, co da pracę 500 J a konieczna moc to ~0.14 W. Zauważ, że nic się nie zmieniło, nie ma dodatkowych strat energii (są nawet mniejsze, bo mniej łopatek to mniej tarcia).

Gdyby silnik napędzający turbinę pobrał w obydwóch przypadkach identyczną energię, to gdzie się podziało brakujące 0.14 W?

Kolejny eksperyment myślowy. Zatkaj taką rurę z dwóch stron. Dostaniesz zamknięty cylinder wypełniony wodą. Na początku turbina będzie musiała wodę rozpędzić, potem już cały słup wody będzie się obracał z taką prędkością jak turbina. Jedyne straty energii wynikną ze sprawności silnika, tarcia, turbulencji, lepkości i innych oporów. Zwróć jednak uwagę, że te akurat przeszkody wystąpią w każdym z opisanych scenariuszy. Masz więc teraz wirującą turbinę, wirujący słup wody a jedyna praca jaka jest wykonywana, to ta konieczna do pokonania oporów. Zużycie energii będzie więc minimalne, bo nie podnosić żadnej masy na żadną wysokość.

Może wytłumaczę czemu jest tak, że silnik pobiera inną moc w zależności od obciążenia. Skoro elektronika, to pewnie wiesz że V = I*R a P = V*I.
Napięcie zasilania jest stałe. więc jeśli ma się zmieniać moc, to musi się zmieniać natężenie. Jeśli I = V/R a V jest stałe, to znaczy że na zmianę natężenia ma wpływ wyłącznie rezystancja - im większy, tym mniejsze natężenie i mniejsza moc. Silnik nie ma prostej oporności, tylko w uproszczeniu sumę rezystancji uzwojenia i induktancji. Rezystancja uzwojenia jest stała (pomijając zmienność temperaturową), ale za to induktancja jest zależna od obciążenia i prędkości obrotowej. Zakładając stałą prędkość obrotową zostaje nam tylko jedna zmienna, czyli obciążenie. Przy wzroście obciążenia induktancja maleje, zatem całkowita oporności silnika też maleje a to przekłada się na wzrost natężenia i ostatecznie wzrost poboru energii. Mam nadzieję, że teraz wszystko jasne. :)
Awatar użytkownika

radmac
Posty: 1616
Rejestracja: 08 sty 2018, 16:13
Lokalizacja: Wola/Centrum
Imię: Jarek
Pochwalił: 17 razy
Został pochwalony: 61 razy

15 wrz 2020, 18:28

Chciałem coś napisać w wątku, ale doktoratu nie mam :(

Wawariat

Wawariat.

tencin
Posty: 292
Rejestracja: 11 maja 2020, 19:42
Imię: Sebastian
Pochwalił: 5 razy
Został pochwalony: 67 razy

15 wrz 2020, 19:02

radmac pisze:
15 wrz 2020, 18:28
Chciałem coś napisać w wątku, ale doktoratu nie mam
Ja nawet licencjatu nie mam, nie znam się, ale i tak się wypowiem... :P

sibelius
Posty: 14
Rejestracja: 29 mar 2020, 13:59
Lokalizacja: Wieś pod Łazami
Imię: Paweł
Pochwalił: 1 raz
Został pochwalony: 7 razy

15 wrz 2020, 21:56

Zarzucę doświadczeniem, nie eksperymentem myślowym.
w 28l, sześciokątnym, z kolcobrzuchami karłowatymi mam aquael turbo 500, skręcony na pół, nie na minimum. Żeby rybami nie miotało, skierowałem wylot wody pod kątem prostym na powierzchnię, kolankiem znalezionym w pudełku ze szpargałami . Efekt? Niezłe falowanie tafli i niemiotane ryby. Gdyby był tam pat mini, zrobiłbym tak samo, ale turbo był tańszy i zależało mi na pojemniku na ceramikę. No i się zmieścił na wysokość.
Awatar użytkownika

boro1
Posty: 2726
Rejestracja: 09 sty 2018, 16:09
Lokalizacja: Błonie
Imię: Piotr
Pochwalił: 31 razy
Został pochwalony: 49 razy

16 wrz 2020, 09:33

tencin pisze:
15 wrz 2020, 18:16
Mam nadzieję, że teraz wszystko jasne.
Jasne jak słońce po zachodzie ;)
Skomplikowałeś wszystko teraz ;)
Z podwodnej krainy,
Boro1
ODPOWIEDZ