Volumedebiet berekenen van een trilpomp.

Niels stelde deze vraag op 24 mei 2021 om 12:16.

Beste,

Een koffieapparaat heeft de instelling om een "kan" of kop te zetten. De kop is 175ml water en de kan 1L. 

Van de vibratiepomp in het apparaat is het volgende bekend:
druk: 15bar
48watt 220v
ingang 7,3mm diameter
uitgang 8.8mm diameter

Bereken hoeveel secondes de pomp aan moet staan om een kop tot 175ml te vullen en een kan tot 1L.
 
Dit dilemma komt uit de praktijk.. Ik heb geen idee hoe ik dit moet benaderen.. bij voorbaat bedankt!

Reacties

Niels op 24 mei 2021 om 12:59
https://www.copely.com/tools/flow-rate-calculator/

Ik heb deze tool gevonden. Ik heb een afstand van 0.1meter genomen, en uitgang diameter 8.8mm

De flow op 15 bar is maarliefst 26.6L/minuut. omgerekend voor het glas van 175ml betekend dit dat hij in 0.40s het glas vult.... Dit kan niet kloppen
Jan van de Velde op 24 mei 2021 om 13:08
dag Niels,

ik weet om te beginnen al zeker dat ik niet genoeg ervaring heb met fluïdodynamica om zo'n probleem als dit met zekerheid op te lossen

Ik weet wel dat ik voldoende ervaring heb om te kunnen zeggen dat hier cruciale gegevens ontbreken. 

https://nl.wikipedia.org/wiki/Vibratiepomp

met de frequentie (50 Hz vermoedelijk) en de slaglengte in combinatie met de diameter van de zuiger zou je al een debiet kunnen berekenen zonder dat er nog leidingverliezen in te rekenen zijn. 

leidingweerstand (dat water zal langs een verwarmingselement geperst moeten worden) is onbekend 

  • Heb je die gegevens wèl ergens en gaat het om een vereenvoudigde opgave voor een barrista-opleiding dan kunnen we allicht wat.
  • Heb je ergens meer gegevens maar gaat het om een technisch-ontwerp-opleiding dan verwijs ik je liever naar het stromingsleerforum van Wetenschapsforum.nl .
  • Heb je niet meer gegevens van die koffiezetter dan dit, dan houdt echt alles op.
Groet, Jan
Niels op 24 mei 2021 om 13:23
Beste jan,

Dank voor uw snelle reactie.

https://www.vanpommeren.nl/ulka-ex5-vibratiepomp
https://www.likalniki.si/pdf/STERNMATIK-ULKA.pdf
Zie hierboven een link van de gekozen vibratiepomp en een zojuist gevonden datasheet. 

Het betreft hier een een enigszins fictieve opdracht. Als Industrieel ontwerpers maken wij een conceptueel koffieapparaat en moeten de werking kunnen bewijzen. deze som was daar onderdeel van.

Ik bemerk echter dat deze berekening te complex is voor mij. Ik zal de berekening doen met de gegeven debiet uit de datasheet. Ik ga wel kijken of in leidingweerstand nog kan implementeren in mijn berekening.

Dank!
Jan van de Velde op 24 mei 2021 om 13:56

Niels

datasheet. 

 Kijk, daar kunnen we al meer mee, al kan ik niet met zekerheid de pompkarakteristiek van het door jou gekozen pompje vinden. 

een gegokte:


Daarin zien we het verband tusen het debiet dat de pomp levert bij elke opvoerhoogte (druk) die hij kàn leveren. Moet hij 14 bar druk leveren dan komt er nog 50 cc/min uit, maar bij 2 bar is dat al ongeveer 500 cc/min.

Niels

Ik ga wel kijken of in leidingweerstand nog kan implementeren in mijn berekening.

Dank!

"kan..."?? Dat gaat onvermijdelijk zijn, zonder dat kom je geen stap verder. Wat je zoekt is de leidingkarakteristiek van het systeem na de pomp (dat voor de pomp zal verwaarloosbaar zijn vermoed ik) , want die leidingweerstand hangt ook af van het debiet: hoe groter het debiet, hoe groter de leidingweerstand, en dat is geen lineair verband. 

Teken dan die leidingkarakteristiek in die pompkarakteristiek, en het snijpunt geeft je het zogenoemde werkpunt.

Ik heb een willekeurige typische leidingkarakteristiek bij wijze van voorbeeld erin getekend:

het werkpunt van de gekozen combinatie pomp/leiding ligt hier, in de stand "medium" van de pomp  op ongeveer 400 cc/min . De pomp ondervindt daarbij een tegendruk van ca 5 bar. 

en dan weet je genoeg....

Groet, Jan

Niels op 24 mei 2021 om 14:28
Beste Jan, 

Dank voor de informatie, ik dacht dat het een linear verband zou zijn maar zit er dus naast. 

Zou je mij kunnen helpen hoe ik de leiding karakteristiek vindt?

ik het de volgende tool gebruikt om de drukval te berekenen. 
https://www.werktuigbouw.nl/calculators/pipeflow_fluid.html

daarnaast had ik zelf de drukval van het verwarmingselement op 1bar gesteld. 
dus totaal 1.0005 bar. Hoe vertaal ik dit naar een juiste leidingkarakteristiek? 

Wikipedia zegt: statische opvoerdruk  (de opvoerdruk bij een oneindig klein debiet), de ladingsverliezen in de leiding op te tellen. De ladingsverliezen zijn evenredig met het debiet in het kwadraat.

Echter snap ik dit niet...

Bijlagen:

Jan van de Velde op 24 mei 2021 om 15:24
jij veronderstelt dat er na dat pompje een buisje of slangetje van 10 centimeter lengte en dezelfde doorsnede als dit pompje komt. Maar zo kan jouw koffie-apparaat dat water nóóit tot bijna 100 oC opwarmen. Dat element ziet er dus heel anders uit. 

En als je daar een goede ontwerptekening van hebt dan valt er met ingewikkelde berekeningen die ver boven mijn pet gaan wel een leidingkarakteristiek van op te stellen. En anders kun je die misschien empirisch gaan vaststellen, gewoon wat verschillende drukken erop zetten en de bijbehorende debieten meten.

Maar zo'n calculator is zinloos en "gevaarlijk" om te gebruiken als je niet de definities van de diverse grootheden kent, en de voorwaarden waaronder die bruikbaar zijn. Het vermijdt een berg rekentijd voor mensen die weten waar dit over gaat. Jij en ik horen niet in die categorie. En dan geldt "Garbage in => garbage out ".  Jij moet dat blijkbaar nog leren beseffen :)

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)