Behoud van energie en venturi pomp
Lucas stelde deze vraag op 10 augustus 2026 om 20:46.Ik heb een simpele venturi pomp getekend en 3d geprint om zand op de bodem van mijn zwembad op te zuigen. Ik sluit hem aan op mijn tuinslang. Hij werkt perfect.
Maar dat bracht mij tot de volgende vraag:
Het debiet uit de slang waar het water uit de kraan + het zwembadwater uit komt (met het opgezogen zand) is ruim 2x zo groot als het debiet uit de tuinslang zonder pomp.
Hoe gaat dit niet in tegen de wet van behoud van energie?
Ik verzin zomaar even wat getallen, maar stel het water komt zonder de pomp eraan vast met 10m/s en 0,2kg/s de slang uit. Dan is het kinetisch vermogen van het water volgens mij: 10² x 0,1 = 10W
Maar als ik de venturi pomp erop aansluit, dan is de massastroom per seconde toch groter? Het water spuit ook verder uit de slang, dus mij lijkt dat de snelheid van het water ook hoger is? Of toch niet?
Er kan dan toch nooit meer dan 10W aan kinetisch vermogen uit de slang komen?
Reacties
Dag Lucas,
"Ik verzin zomaar even wat getallen"
Ik ben bang dat het daar mis gaat. Je bedoelt het als rekenvoorbeeld, dat begrijp ik. Maar totdat je aankomt met betrouwbare metingen die het tegendeel aantonen blijven we vooralsnog bij de hypothese dat de wet van behoud van energie toch wordt gehoorzaamd.
Dus hop, in de weer met de watermeter, emmers, vaten, chronometers en rolmaten.
Het wordt warm zat om een uurtje met water te mogen spelen.
Groet, Jan
Ik heb lekker vakantie, dus ik ben net even in de weer geweest.
Ik heb het water in een emmer gewogen met 20 seconden uitstroom.
Situatie A, zonder pomp, direct uit tuinslang:
20sec en 6,6kg geeft: 19,8l/min.
Binnendiameter slang 12mm.
Snelheid van het water moet dan zijn: v = Q / A = 0,000330m³/s / 0,0001327m² = 2,49m/s
Situatie B, met pomp uit slang met dezelfde diameter:
20sec en 4,5kg geeft 13,2L/min.
Binnendiameter slang 12mm.
Snelheid van het water moet dan zijn: v = Q / A = 0,000220m³/s / 0,0001327m² = 1,66m/s
Als ik nu het kinetisch vermogen ga bepalen, kom ik op:
Situatie A: 0,5 x 0,33kg x 2,49² = 1,02W
Situatie B: 0,5 x 0,23kg x 1,66² = 0,32W
(wat trouwens veel lager is dan ik had verwacht)
Maar hoe kan dit in situatie A dan hoger dan als in situatie B? Waar komt die extra energie dan vandaan?
Foto van de pomp die ik gemaakt heb voor de beeldvorming, water wordt aangezogen in het rond gedeelte aan de onderkant
Lucas
Maar hoe kan dit in situatie A dan hoger dan als in situatie B? Waar komt die extra energie dan vandaan?
Dag Lucas,
knappe straalpomp :)
Ik denk dat ik je vraag moet herschrijven
Lucas
Maar hoe kan dit in situatie A dan hoger dan als in situatie B? Waar blijft die energie dan?
Ik weet niet of je situatie A hebt gemeten met pomp maar niet ondergedompeld, of geheel zonder pomp, maar hoe dan ook, alle zg "appendages" in leidingsystemen hebben hun eigen weerstand en dus verliezen.
Maar eerlijk gezegd denk ik dat de belangrijkste oorzaak is dat je niet meet wat je zo te zien denkt te meten.
Je meet inclusief badwater in totaal minder water. Dat betekent dat er véél minder water uit je waterleiding komt als de pomp in werking is tegenover de hoeveelheid bij vrije uitstroom.
Minder water uit het leidingnet betekent minder energie uit het leidingnet getapt.
Hopelijk kun je de proef overnieuw doen, maar nu óok de hoeveelheid leidingwater meten die je in 20 s aftapt. De watermeter in de meterkast is verrassend nauwkeurig, beter dan tienden van liters.
Groet, Jan
Hoi Jan, ik zie nu dat ik de situaties heb omgedraaid in mijn tekst. Ik bedoel natuurlijk dat er met pomp (en dus met toevoer van badwater) er meer water uitkomt.
Dus situatie A met pomp en situatie B zonder pomp.
In de situatie zonder pomp komt er dus 13,2L/min uit.
Nu snap ik dat met pomp + badwater wat in totaal 19,8L/min geeft het deel van het leidingwater geen 13,2L/min meer is door de vernauwing in de venturi en het grootste gedeelte waarschijnlijk uit badwater bestaat, maar dat maakt het voor mij juist extra 'vreemd'.
Waar mij het om gaat is het feit dat er met pomp + badwater dus meer kg water met hogere snelheid uit komt dan direct uit de tuinslang zonder pomp. Als de energie uit het leidingwater de 'aandrijving' is. Hoe kan er dan uiteindelijk meer energie uit dezelfde slang uit de pomp komen? Ergens zie ik iets verkeerd, dat weet ik.
Ik bedoel, als ik een 50W elektrische waterpomp zou hebben, dan kan het water uit de pomp toch ook nooit meer dan 50W aan kinetische energie hebben?
Dag Lucas,
Als je de situatie "alleen leidingwater" direct van de slang hebt gemeten zijn we nu helemaal onvergelijkbare dingen aan het vergelijken.
Je hebt vast wel eens met een slang gespeeld, en dat dan door de spuitmond grotendeels af te sluiten de straal ineens tien meter ver gaat.
Iets dergelijks moet hier ook aan de hand zijn. Als een drie keer zo kleine hoeveelheid leidingwater met een drie keer zo hoge snelheid uitstroomt hebben we vanwege dat kwadraatje bij de snelheid toch drie keer zo veel energie.
Hoeveel leidingwater je gebruikt in 20 s kun je aflezen in de meterkast. De diameter van de opening waaroor het leidingwater uitstroomt ken je ongetwijfeld ook.
Dan heb je de correcte hoeveelheid laeidingwater en kun je de correcte sneleheid daarvan berekenen.
Groet, Jan
Hoi jan,
Ik weet dat ik de hoeveelheid water kan berekenen bij de watermeter. Maar het gaat mij om het principe, daar hoef ik niet exact voor te gaan meten.
Als er zonder pomp (waar een vernauwing in zit) 13,2l/min vanaf het leidingwaternet komt, dan is het met pomp natuurlijk altijd minder dan 13,2l/min uit het leidingwaternet. Want er is meer weerstand. Toch is het totale debiet van de pomp met leidingwater + badwater in ieder geval groter als dat van alleen leidingwater. Hoeveel groter doet er volgens mij niet toe? Het kan in elk geval niet meer zijn dan 13,2l/min, maar aan de uitgang hebben we 19,8l/min...
Je vraagt je af waar die grotere hoeveelheid energie vandaan komt.
Die vraag kun je nooit beatwoorden op basis van debiet alleen. Dat bedacht je slimmer in je bericht van 11 augustus 2026 om 15:20 hierboven:
Lucas
Als ik nu het kinetisch vermogen ga bepalen, kom ik op:
Situatie A: 0,5 x 0,33kg x 2,49² = 1,02W
Situatie B: 0,5 x 0,23kg x 1,66² = 0,32W
Wat je zoekt is de hoeveelheid ENERGIE die IN je pompje gaat, en wat eruitkomt. Die laatste klopt wel, maar je hebt dus betere getallen nodig voor die 0,23 kg en die 1,66 m/s.
De meting zonder pomp zoals je die nu doet (13,2 L/min) is daarvoor zinloos want dat is niet de hoeveelheid leidingwater die er in pompbedrijf uit stroomt, bij bovendien een totaal andere druk.
Oke, ik heb op de watermeter gekeken. Hij draait 1 rondje in 10 seconden.
Dat komt neer op 6l/min
Zoals ik al had verwacht, lager dan 13,2l/min
Maar nu dan? Er gaat dus 6l/min in en ruim 19l/min uit...
hoe groot is dat leidingwater-uitstroomgat in je venturi?
bereken dan de snelheid
bereken dan de energie
Die heb ik gehouden op 3,5mm diameter dus: 9,6mm².
6l/min = 0,006m³ ÷ 60 = 0,0001m³/sec
De snelheid is dan: 0,0001m³/s ÷ 0,0000096m² = 10,42m/s
Er komt 6l/min ÷ 60 = 0,1kg/s door.
Energie per seconde is dan: 0,5 × 0,1 × 10,42² = 5,23W
En nu ik mijn vorige reactie heb getypt valt me op dat de energie dus wél hoger is dan na de pomp.
Ik denk dat ik het al een beetje begin te snappen. Ik mis de druk in mijn verhaal. Het is dus niet automatisch zo dat meer debiet meer energie heeft. De drukopbouw van het water met de vernauwing van de venturipomp is natuurlijk veel hoger.
Ik moet nog even laten bezinken dat een slang zonder tegendruk minder energie heeft als dezelfde slang met een vernauwing erin.
Lucas
Ik denk dat ik het al een beetje begin te snappen. Ik mis de druk in mijn verhaal. Het is dus niet automatisch zo dat meer debiet meer energie heeft.
dat zag je al aan je energieformule. Daar zit naast je massa ook nog een snelheid in, en die is notabene gekwadrateerd.
Lucas
Ik moet nog even laten bezinken dat een slang zonder tegendruk minder energie heeft als dezelfde slang met een vernauwing erin.
dat van die "tegen"druk moet je niet te letterlijk nemen. Neem een veel langere waterleidingslang, zonder vernauwing op het eind, en door de toegenomen leidingweerstand vanwege de extra lengte loopt er maar weinig water meer uit de slang: veel energie gaat onderweg verloren.
Maar maak dan een kleine uitstroomopening, dan stroomt er minder water door de slang, waardoor een veel kleinere leidingweerstand, waardoor een veel hogere druk achter je uitstroomopening.
En alleen in die zin zorgt het zwembadwater dat meegesleurd moet worden ook voor een minder vrije uitstroom en dus weer minder energieverlies in je leidingwatersysteem. Dat is een heel dynamisch systeem van elkaar onderling beïnvloedende factoren.
Zit ik hier goed met mijn gedachten?
Ipv het waterleiding net zet ik voor mijn watermeter een pomp die water uit een denkbeeldige bak haalt en de druk in de leiding (naar mijn waterkraan) op 3 bar wil houden.
Als ik nu water uit mijn tuinslang laat lopen, moet de pomp vol vermogen leveren; hij moet een x kracht leveren op de druk op 3 bar te houden bij een hoge snelheid.
Als ik nu de tuinslang samenknijp bij het uiteinde, moet de pomp minder vermogen leveren; hij moet nog steeds een x kracht leveren, maar bij lagere snelheid.
Ondanks dat de pomp minder vermogen moet leveren als ik het uiteinde van de tuinslang samenknijp, is het hydraulisch vermogen aan het einde van de tuinslang blijkbaar hoger dan met open tuinslang.
En dit komt dat denk ik, omdat er minder stromingsverlies is omdat het water vóór de vernauwing veel minder snelheid heeft en er aan het einde van de slang dus minder energie 'verloren' is gegaan.
Een beetje hetzelfde als een lange elektriciteitsdraad en met een instelbare stroombron ervoor. Als ik 2x zoveel stroom door dezelfde draad stuur wordt het verlies over deze draad 4x zo groot. Als mijn stroombron hetzelfde vermogen zou kunnen leveren, kan ik dit dus beter doen met een hogere spanning en lagere stroom, dan blijft er aan het einde van de draad meer bruikbaar vermogen over.
Dit zou voor mij namelijk verklaren waarom er met pomp meer hydraulisch vermogen aan het einde van de slang is dan zonder pomp.
Lucas
En dit komt dat denk ik, omdat er minder stromingsverlies is omdat het water vóór de vernauwing veel minder snelheid heeft en er aan het einde van de slang dus minder energie 'verloren' is gegaan.
dát is zonder meer een feit. Maar hier zijn vele variabelen. Een dikkere leiding aansluiten helpt ook weer.
Als je hydraulische systemen ontwerpt is dat een uitgebreide puzzel met vele compromissen. Want daar komt dan de economie nog bij, de afweging tussen dikkere en dus (in aanschaf) duurdere leidingen en dunnere leidingen met hogere stromings- is energieverliezen.