stuwkracht

Edwin stelde deze vraag op 29 oktober 2020 om 08:27.

 Voor een milieuvergunning is mij de vraag gesteld wat de stuwkracht is van onze orkaansimulator, in kilo Newton.
Kan ik deze berekenen aan de hand van de gegevens die ik nu heb?

De simulator verzet 300.000 m3 per uur
voor de simulator wordt een windkracht van 11 beaufort gehaald

Ik hoop dat iemand mij op weg kan helpen, vast dank!

Reacties

Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 12:17
dag Edwin

300 000 m³/h is ongever 390 000 kg/h ≈ 108 kg/s

windkracht 11 betekent rond de 30 m/s

108 kg/s x 30 m/s = 3250 kg m/s² ,  is dus ongeveer 3250 N stuwkracht 

groet, Jan
edwin op 29 oktober 2020 om 13:16
Bedankt voor de snelle reactie.
Ik was zelf tot het volgende gekomen, maar dat klopt dan niet?

T= pi/4 x D2 x (v + delta v/2) x dichtheid lucht x delta v



T= thrust [N]
D= propeller diameter [m]
v= velocity of incoming flow [m/s]
delta v= additional velocity, acceleration by propeller [m/s]
dichtheid = density of fluid [kg/m³]
(air: = 1.225 kg/m³, water: = 1000 kg/m³)

Ik kom dan in mijn geval (diameter 1 mtr) op ongeveer 660 N.
Als ik dit vergelijk met een tunnelventilator van ongeveer dezelfde afmetingen en windsnelheid klopt dat aardig met fabrieksopgave stuwkracht.

alleen jouw berekening ziet er wel erg logisch uit.

bedankt in ieder geval!
Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 13:36
dag Edwin,

dimensioneel geeft jouw formule

m²  x  m/s  x  kg/m³  x  m/s  

uitgewerkt is dat ook kgm/s² , en dus newton. 

ons verschil zit ergens anders. 

als ik jouw doorsnede vermenigvuldig met de snelheid  krijg ik 0,78 m² x 30 m/s (x 3600 s/h) = 84780 m³/h , en dat is ruwweg een kwart van de 300 000 m³ die jij noemt. 

dat zou het verschil kunnen zijn :) 

Groet, Jan
Edwin op 29 oktober 2020 om 14:13
ok, dus ik moet zien te achterhalen of de turbine die 300.000 m3 wel haalt die op de zijkant gedrukt staat. Hij is namelijk wel frequentie geregeld.
Mensen staan op zo'n anderhalve meter voor de opening, en daar waait het wel hard, maar 3250N lijkt me erg stevig, je kan namelijk wel gewoon blijven staan.

bedankt!

groet Edwin 
Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 14:52
windkracht 11 is ook stevig, in windkracht 11 kun je NIET 

Edwin plaatste:

..//..  gewoon blijven staan. ..//..



Dus dat ding haalt de 300 000 m³/h niet, en/of haalt windkracht 11 niet. En als je anderhalve meter voor de uitstroom kunt blijven staan vermoed ik dat hij beide niet haalt. 

Maar als jullie orkaansimulaties doen heb je vast wel ergens een anemometertje in de kast liggen? 

Groet, Jan
edwin op 29 oktober 2020 om 16:06
klopt, we hebben er wel eens een windmeter voor gehad. op de top tikt hij net windkracht 11 aan, maar dan heb je de meter wel op armlengte voor je over de leuning. dus op ongeveer een meter voor de simulator. naar achteren neemt dit snel af. Dus de 300.000 m3 zal hij niet halen.
De turbine zwenkt daarbij langzaam heen en weer waardoor iedereen in de ruimte de windkracht even voelt. je moet je dan wel even schrap zetten, maar echt heel spannend is het niet. 

Het zijn natuurlijk ook niet de windstoten kracht 11 zoals je buiten gewend ben. het is een constante luchtstroom waar je je op voor kan bereiden.

op you tube staan wel wat filmpjes mocht je geinteresseerd zijn, zoek op neeltje jans stormsimulator of orkaanmachine. er zijn zelfs koepeltenten en parapluus in getest :)
Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 16:54
dag Edwinb,

Leuk speeltje :)

In dat filmpje staan die testobjecten in een open ruimte, met een veel grotere doorsnede dan die turbine, op enige afstand van die turbine.

Die turbine gaat dan werken als straalpomp:



 Dat wil zeggen dat de luchtstroom uit die turbine-uitlaat lucht van rondom die uitlaat gaat meesleuren. De energie om dié lucht op gang te sleuren gaat ten koste van de energie van de oorspronkelijke luchtstroom. Op een paar meter afstand zal de windsnelheid dan ook al aanzienlijk zijn afgenomen.

Als je kort voor die turbine 30 m/s meet (110 km/h) , maal een doorsnede van 0,78 m², dan is het debiet dus die 85000 m³/h waar ik het over had, zeker geen 300 000 m³/h.

Daar waar onze vriend met die paraplu staat verwacht ik niet dat de windsnelheid nog 75% is van wat die kort voor de turbine was (dat is windkracht 7-8) dan volstaat schrap zetten wel inderdaad.

Wat is trouwens het elektrische vermogen van die turbine?

Groet, Jan
Edwin op 29 oktober 2020 om 17:11

Is inderdaad best een leuk ding. 

De motor wordt door een frequentieregelaar aangestuurd, uiteraard om de motor ook in stappen op te kunnen laten lopen. Motorvermogen is 20kW. 

waar de 300.000 m3 vandaan komt weet ik ook niet, de frequentieregelaar gaat zelfs nog iets boven de 50 hertz, dus met deze motor is er ook niet veel meer uit te halen. Of je zou de schoepen nog steiler moeten zetten. 

Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 17:29
om 1 m³ lucht (m = 1,27 kg) op een snelheid van 30 m/s te krijgen is een energie van E= ½mv² = 0,5 x 1,27 x 30² = 571,5 J nodig

20 kW = 20 000 J/s 
20 000 J/s : 571,5 J/m³ = 35 m³/s = 126 000 m³ /h 

Omdat je waarschijnlijk van de instroomruimte naarr de uitstroomruimte ook nog een drukverschil moet overwinnen, en weerstand in de impeller en de buis etc, en rekening houdend met een motorrendement,  gaat hij dat dus niet halen: onze schatting van 85 000 m³/h  netto lijkt alleszins reëel. 

Die 300 000 m³/h kan dat ding waarschijnlijk wel halen als je de van rondom meegesleurde lucht meerekent (dus gebruikt als straalpomp in bijvoorbeeld de deuropening van een hal, om buitenlucht een hal in te blazen) maar dan zal al die lucht samen een beduidend lagere snelheid hebben.
Jan van de Velde op 29 oktober 2020 om 17:34
Terug naar de oorspronkelijke vraag:

85 000 m³/h is ongeveer 108 000 kg/h ≈ 30 kg/s

windkracht 11 betekent rond de 30 m/s

30 kg/s x 30 m/s = 900 kg m/s² , is dus ongeveer 900 N (0,9 kN) stuwkracht

groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft negenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)