Calcularea puterii de aspirație a unui venturi?

această pagină wikipedia amestecă totul ... un venturi poate fi folosit pentru a măsura viteza sau debitul, dar puterea zero deoarece, pentru a fi precis, aveți nevoie de un debit zero ... venturi poate fi, de asemenea, utilizat pentru a produce o depresiune pentru a furniza anumite -instrument de bord ... nu este nevoie de precizie și nu este o cerere mare de performanță, deoarece puterea instrumentelor de vid este mică

chatelot16 a scris:Venturi pot fi, de asemenea, utilizate pentru a produce o depresiune pentru a furniza anumite instrumente de la bord ...

Exact și a fost foarte ingenios din partea designerilor, deoarece aceștia lucrează în continuare în caz de pană de curent! Pe scurt, atâta timp cât există vânt relativ (astfel încât avionul să zboare sau, în cel mai rău caz, să alunece ...) funcționează!

Pe scurt, un venturi creează într-adevăr o „putere” ... și asta aș vrea să examinez!

Cred că voi începe prin a căuta în producătorii de instrumente de zbor ...

trebuie să specificați care este nevoia dvs. ... venturi este un truc simplu, dar nu neapărat cel mai bun pentru eficiență energetică ... dacă scopul este de a furniza instrumentele de la bordul unui avion, o turbină eoliană este infinit mai eficientă decât un venturi ... și venturi poate furniza orizontul artificial doar cu vid, dar nu și cu instrumentele electrice ... o turbină eoliană de urgență poate furniza toate instrumentele electrice atâta timp cât zboară ... există o turbină eoliană de urgență pe un anumit airbus , le-a permis să ajungă în zbor planos după eșecul uscat ... Nu știu dacă există pe toate modelele ... am putea alege, de asemenea, să avem o baterie bună pentru o autonomie suficientă a instrumentului ... dar nu numai că instrumentele sunt controlul electric al zborului! o turbină eoliană este esențială pentru ca comenzile electrice de zbor să funcționeze atâta timp cât avionul planează

bonjour,

Bună întrebare pe care mi-am pus-o și eu.
Ne pare rău, nu am formule gata preparate, dar unele raționamente simple ar trebui să ajute la o idee.

Dar mai întâi trebuie să facem o mică recenzie a formulei Venturi pe care mulți o copieză fără a trage nicio concluzie practică.

Cel mai important lucru este să estimați viteza fluidului la intrarea Venturi, deoarece depresiunea este proporțională cu pătratul acestei viteze.
În ceea ce privește apa, cel mai mare debit pe care îl am acasă este un robinet de grădină al cărui debit l-am măsurat: 0,33 l / s = 3,3 10-4 m3 / s
Deoarece diametrul țevii este de 14 mm ,:
S1 = 1,5 cm2 = 1,5 10-4 m2
Luați în considerare viteza apei:
V1 = 2,2 m / s
Se va presupune ulterior că secțiunea restricționată este de 2 ori mai mică, ceea ce corespunde unui tub cu un diametru interior de 10 mm. :
S2 / S1 = 1/2
V2 / V1 = 2
și V2 ** 2 - V1 ** 2 = (4 - 1) V1 ** 2 = 3 V1 ** 2

Prin urmare, formula Venturi este scrisă:
Delta (P) = 3/2. Ro. V1 ** 2
cu Ro = 10 ** 3 kg / m3
Găsim
Delta (P) = = 7,2 10 ** 3 = 7200 Pascali = 0,072 bari
care corespunde unei înălțimi a apei de 73 cm.

Prin urmare, vedem că ceea ce putem face cel mai bine „acasă” nu este teribil pentru a crea un vid
mai puțin de 1/10 dintr-o atmosferă (1 atmosferă = 10 m înălțime a apei), ceea ce înseamnă că nu putem pompa apa într-un puț situat la mai mult de 70 cm mai jos.
Prin contra pentru a pompa aerul este OK.

În continuare vom discuta problema fluxului.

Putem obține o idee calitativă a debitului maxim la care ne putem aștepta cu un Venturi.

Pentru aceasta putem argumenta prin analogie cu Electricitatea făcând corespondența

P (presiune) <=> V (tensiune)
Q (flux) <=> I (curent)

Trebuie să luăm în considerare 2 regimuri:
1) Debite reduse

Pentru debituri mici, depresiunea Delta_P a Venturi nu este afectată de debitul din tubul de aspirație.
Este echivalentul în electricitate al unei surse de tensiune U, a unei rezistențe interne neglijabile, care se descarcă pe o rezistență R (R >> r).
Curentul este limitat doar de rezistorul R: I = U / R
iar puterea este P (wați) = U² / R pentru orice R din acest regim.

Pentru Venturi avem un tub care conectează exteriorul (Patmospheric) la centrul Venturi cu o diferență de presiune Delta_P între cele 2 capete.
Prin urmare, debitul este limitat de impedanța hidraulică a acestui tub:
Q = (Delta_P) / Z
Q fiind debitul în acest tub.
și:
Z = (8. Mu. L) / (pi. R⁴)
pentru un tub cu lungimea L și raza R cu un fluid de vâscozitate mu

În practică, acest regim de debit mic corespunde în mod evident pentru apă unui tub de secțiune S3 cu S3 << S2.


2) Debite mari
Acesta este regimul în care debitul aspirat în Venturi este suficient pentru a crește presiunea în secțiunea centrală, reducând astfel Delta_P.
Este echivalentul circuitului electric cu o sursă de tensiune U dotată cu o rezistență internă r care curge într-o rezistență la sarcină R care nu este foarte mare în comparație cu r (R ≈ r).

Astfel, vedem că există o limită absolută a debitului tubului de aspirație:
Dacă debitul din tubul de aspirație ar fi egal cu debitul principal al Venturi, fluidul nu ar mai putea trece prin Venturi și nu ar mai exista efect Venturi!
Prin urmare, debitul maxim de aspirație trebuie în mod necesar să fie exprimat ca o proporție (<1) din debitul principal.

Este analogul sursei de tensiune care este încărcat de o rezistență de același ordin de mărime ca și rezistența internă a sursei (R ≈ r).
Tensiunea disponibilă la bornele de sarcină este redusă:
V = U - r. Eu
cu: I = U / (R + r)
Putem arăta că puterea disipată în rezistorul R este:
P (wați) = Ps. [x / (1 + x)² ]
cu Ps = U² / r care este puterea disipată în sursă
și x = R / x
Putem verifica cu ușurință dacă această funcție trece printr-un maxim pentru x = 1, adică pentru R = r.
Acesta este un caz particular al principiului general al adaptării impedanței.

În acest caz, puterea disipată în rezistența de sarcină R este maximă și este egală cu
Pmax = 1/4. U² / R
iar diferența de potențial la bornele sale este V = U / 2.
în timp ce curentul prin circuit este I = V / R = U / (2.R)

Continuând analogia putem deduce, prin urmare, că „puterea optimă” a Venturi se obține atunci când
Q3 = Q1 / 2
Adică, debitul de aspirație este jumătate din debitul principal.
În aceste condiții, depresia se va înjumătăți:
Delta_P '= Delta_P / 2
Și așa, în exemplul meu domestic din postarea anterioară, vom putea pompa apă numai dacă nivelul acesteia nu este mai mic de 36 cm sub Venturi.
Desigur, dacă suntem mai puțin lacomi în flux, această diferență de nivel ar putea fi cuprinsă între 36 și 73 cm.
Este probabil ca acest lucru să fie obținut, pentru o aspirație de apă, cu un tub de aspirație din secțiunea S3 jumătate din S2.

Pe de altă parte, este probabil ca dincolo de aceste condiții Venturi să se prăbușească.

eficiența energetică a venturi este puțin studiată, deoarece este proastă, fără speranța de a o îmbunătăți ... așa că atunci când avem o problemă de performanță preferăm să alegem o altă soluție

exemplu: jetul de abur din hornul unei locomotive: este clasic și simplu, au existat numeroase studii pentru a îmbunătăți performanța cu forme de jet complicate ... dar în industria cazanelor fixe, nu folosim niciodată acest principiu de venturi pentru a desena, punem un ventilator centrifugal mare a cărui eficiență este mult mai bună

un alt exemplu: pompa de aspersiune tip jet: există o turbină centrifugă cu un singur stadiu și un sistem venturi care crește presiunea: se evită realizarea unei pompe centrifuge cu mai multe etape, dar performanța este iremediabil de proastă. dacă vrem să facem mai bine evităm venturi și luăm o pompă centrifugă cu mai multe trepte

Uitasem că întrebarea inițială a lui Christophe era
"estimează puterea de aspirație a unui venturi"
După cum sugerează titlul.

Este adevărat că nu suntem obișnuiți să exprimăm puterea în circuitele hidraulice.
Atât de mică condiție prealabilă:
E = P. V = [P]. [V] = Presiune x Volum: vezi, de exemplu, formula: P. V = nRT
Deci, pentru puterea asociată W ':
W '= dE / dt = P. dV / dt = P. Q = Presiune x Debit


În primul rând, pentru a vă face o idee despre ordinele de mărime
De exemplu:
Puterea necesară pentru distribuirea apei la 5 bari într-un robinet care furnizează 0,33 l / s
W '= 5 10⁵ . 3,3 10^-4 = 1,65 10^-1 = 0,16 W = 160 mW
S-a estimat că puterea care ar putea fi utilizată prin acționarea unui Venturi de pompare a fost de ordinul a 25% din această valoare, sau 40 mW.

Unele observații asupra conceptului de randament.
Aceasta este o noțiune foarte subiectivă care depinde de punctul de vedere al observatorului.
Acest lucru le permite unora să se joace puțin cu numerele.
Într-adevăr, eficiența poate fi definită ca W '(out) / W' (in)
Dacă este ușor să fiți de acord asupra lui W '(out) fie prin calcul, fie prin măsurare, definiția lui W' (in) este foarte subiectivă și mai ales poate depinde de condițiile de implementare.

- De exemplu, în cazul precedent, am definit W '(în) ca energia necesară pentru a ridica apa din turnul de apă pentru a asigura o presiune de 5 bari cu un debit de 0,33 l / s.
Dar înainte de asta, a trebuit să cheltuim multă altă energie pentru a o aduce la poalele turnului de apă.
Și nu vorbesc despre cazurile în care trebuie să folosiți un rapel electric pentru a obține această presiune.
160 mW este, prin urmare, un minim pentru instrumentul Venturi singur, nu cel mai înalt pentru întregul lanț, ceea ce ar da, evident, o „eficiență eficientă” mult mai mică.

- Pe de altă parte, pentru un utilizator al unei regiuni muntoase care are un pârâu care trece în fundul grădinii sale, W '(în) este liber.
Va trebui pur și simplu să adopte un format Venturi mai mare pentru a compensa o presiune de intrare mai mică cu un debit mai mare, combinată cu un raport de accelerație mai puternic (S1 / S2).
Apropo, încă un exemplu al necesității ca orice instrument să aibă o impedanță adaptată la cele ale sursei și ale utilizatorului în funcție de problema de rezolvat.
(amintiți-vă că aici Z = P / Q (presiune / debit)
În acest caz (W '(în) „eficiența” Venturi ar fi infinită!

- Pentru a reveni la exemplul meu de Venturi de apă menajeră, am putea defini și W '(în) nu ca puterea disponibilă la robinetul care o alimentează (ceea ce Christophe a numit „potențialul de putere”), ci ca puterea consumată Venturi.
Cu toate acestea, la ieșirea sa putem avea încă o presiune semnificativă (segmentul cu diametrul de 10 mm nu este într-adevăr o constrângere pentru acest flux). care ar putea transforma de exemplu o turbină.
Dacă, de exemplu, putem recupera 2,5 bari la ieșirea Venturi de la cele 5 bare de la intrare, jumătate de 160 mW va rămâne disponibilă pentru turbină (80 mW) și puterea consumată de Venturi ar fi de numai 80 mW.
Prin această definiție, randamentul ar fi, prin urmare, de 50% în loc de 25%.

Pur și simplu arată că această noțiune de randament este foarte vagă și merită tratată cu prudență.