Hydrualisk vädur

[Tapio]

Halaj!

Efter genomläsning av alla tre sidor på tråden har jag inte sett någon som påstår att vädur inte fungerar.
Vad jag däremot har påstått är att man inte kan pumpa upp vatten högre än den totala fallhöjden på vattnet man hämtar energi (och vatten) ur.
Jag har också backat upp mitt påstående med fysikaliska storheter.
Edgar försökte motbevisa mig, men kom fram till samma sak som jag.
Övriga har bara lyckats prestera varmluft och tomt prat.
Jag väntar fortfarande på att bli motbevisad. Jag tror att jag har missat nåt, men jag kan inte se vad.

Dynamiskt tryck är en storhet få pratar om. De flesta har aldrig hört talas om det.
De flesta vet vad statiskt tryck är. D.v.s. kraft per areaenhet. Som t.ex. i ett bildäck.
Dynamiskt tryck är precis samma sak. Alltså kraft per areaenhet.
Det kan lätt illustreras genom att veva ner sidorutan på bilen på motorvägen. Stick ut handen så känner du det dynamiska trycket från vinden. Handflatan har ju en given area och vinden pressar handen bakåt med en kraft.

//T

[Hasse]

Halaj!

Efter genomläsning av alla tre sidor på tråden har jag inte sett någon som påstår att vädur inte fungerar.
Vad jag däremot har påstått är att man inte kan pumpa upp vatten högre än den totala fallhöjden på vattnet man hämtar energi (och vatten) ur.
Jag har också backat upp mitt påstående med fysikaliska storheter.
Edgar försökte motbevisa mig, men kom fram till samma sak som jag.
Övriga har bara lyckats prestera varmluft och tomt prat.

Jag väntar fortfarande på att bli motbevisad. Jag tror att jag har missat nåt, men jag kan inte se vad.

Dynamiskt tryck är en storhet få pratar om. De flesta har aldrig hört talas om det.
De flesta vet vad statiskt tryck är. D.v.s. kraft per areaenhet. Som t.ex. i ett bildäck.
Dynamiskt tryck är precis samma sak. Alltså kraft per areaenhet.
Det kan lätt illustreras genom att veva ner sidorutan på bilen på motorvägen. Stick ut handen så känner du det dynamiska trycket från vinden. Handflatan har ju en given area och vinden pressar handen bakåt med en kraft.

//T

Så när det inte stämmer med vad du redan tycker, så är det varmluft och tomt prat.

Det finns inget som heter dynamiskt eller statiskt tryck. Det finns bara tryck, lägre eller högre. Sedan kan trycket uppstå på olika sätt, t ex genom gravitation, som när vi mäter lufttrycket med en barometer, eller genom att vi rör oss i ett medium, t ex med handen ut genom bilfönstret.

Det är många som har visat att du har fel, men du lyssnar inte. Du har också fått länkar att titta på, men det har du tydligen inte gjort. Man använder rörelseenergin i en stor mängd vatten med liten fallhöjd för att få upp en liten mängd vatten till en större höjd. Inget konstigt med det. Grundläggande fysik.

[Tapio]

Så när det inte stämmer med vad du redan tycker, så är det varmluft och tomt prat.

Det finns inget som heter dynamiskt eller statiskt tryck. Det finns bara tryck, lägre eller högre. Sedan kan trycket uppstå på olika sätt, t ex genom gravitation, som när vi mäter lufttrycket med en barometer, eller genom att vi rör oss i ett medium, t ex med handen ut genom bilfönstret.

Det är många som har visat att du har fel, men du lyssnar inte. Du har också fått länkar att titta på, men det har du tydligen inte gjort. Man använder rörelseenergin i en stor mängd vatten med liten fallhöjd för att få upp en liten mängd vatten till en större höjd. Inget konstigt med det. Grundläggande fysik.

Halaj!

Många här har PÅSTÅTT saker, men ingen har VISAT något. Utom jag.
Ett påstående är inget annat än varmluft om man inte har något att backa upp det med.
Jag har öppnat varje länk, men inte hittat något annat än påståenden där heller.
När jag visar vad som ligger bakom mitt påstående så använder jag Bernoullis ekvation. Studera den här:
http://sv.wikipedia.org/wiki/Bernoullis_ekvation
Där står också vilken term i ekvationen som är det dynamiska trycket. Hittar du den?

Jag vill också göra ett påpekande.
Man har en bäck. I bäcken lägger man ett rör som leder vatten till inloppet till väduren.
Rörets respektive ändar kanske har en höjdskillnad på 2 meter.
Man kan då inte helt enkelt räkna med att man har en fallhöjd på två meter!
Vattnet hade ju redan rörelseenergi (eller dynamiskt tryck ) när det äntrade röret!
Vattnet kanske har fallit 300 m redan. Fast man kan ju inte räkna med 300 m heller.
Bäckenbottens (sic!) ojämnheter ger stora friktionsförluster. Frågan är vad som blir den ekvivalenta fallhöjden. Inte helt enkelt att räkna ut.

//T

[ollebolle]

Jag räknade också med bärnolles ekvation i plugget. Inte för att jag förstog så mycket men det spelar ingen roll. Här gäller det inte att finräkna på vad det kan bli för höjd utan att det verkligen blir en pumpning av vatten. Jag tror det räcker med lite sunt förnuft.

Det finns så många bra förklaringar att om du läser igenom och tillfälligtvis glömmer Bärnolles ekvationer så kommer du att förstå.

Låtsas att vattenpelaren i röret är av stål istället.

Kalla den stången för en murbräcka. Mycke kraft när den rör sig framåt.

Plötsligt slår den emot en vägg. (ventilen i väduren stängs)

När det gäller väggen som murbräckan träffar så inser du att väggen bågnar mer än om alla som håller den trycker den mot väggen utan fart.

I väduren kommer "vattenstången" att ge en stöt som med en puls trycker upp en liten mängd vatten tills vattenpelaren stannat.

När den stannat släpps vattnenpelaren på igen och kan få ny fart. Ventilen stängs igen och förloppet tickar på.

Fallhöjden är inte väsentlig i sammanhanget!
Det är farten på vattnet som slår upp vattnet till högre höjder. Flera tiotal meter utan fallhöjd i röret som ligger på botten i bäcken. Givetvis bättre med fallhöjd då det blir dåligt med fartökningen annars och man behöver onödigt långt rör på botten av bäcken.

[Tapio]

Fallhöjden är inte väsentlig i sammanhanget!
Det är farten på vattnet som slår upp vattnet till högre höjder.  

Halaj!

Jo, alltså, jag lägger ditt inlägg bland högen av förklaringar på hur väduren fungerar.
Hur många är vi uppe i nu? Ett tiotal?
Om det är mig ni kastar dem på så kan ni sluta.
Gå till sidan ett, läs inlägg två.

Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.
Jag vet att väduren fungerar.

Jag har aldrig påstått något annat.

Fast på en punkt har du fel, ollebolle. Fallhöjden är visst väsentlig i sammanhanget.
Det är den som bestämmer vilken fart det blir på vattnet.

//T

[Ulric Eriksson]

När jag visar vad som ligger bakom mitt påstående så använder jag Bernoullis ekvation.

Tapio, du kan inte använda Bernoullis ekvation för att förklara hur en vädur fungerar. Bernoullis ekvation beskriver trycket i en stationär strömning, t.ex. en vädur utan ventiler som verkar vara vad du räknar på.

Strömningen i en vädur är ju allt annat än stationär.

Skall man räkna på något så är det vad som händer när utloppsventilen stängs och strömningen stoppas. Man borde få en transient.

[Edgar]

Hej!

Gäller inte Bernoullis ekvation om man har likformiga flöden? En vädur växlar ju hela tiden mellan hastighen 0 och upp till den hastighet vattnet i matarledningen har när utloppsventilen stänger.

Detta kan jag inte matematiskt hantera, men Bernoulli har jag bara använt vid problem där en viss mängd fluid ska strömma genom en ledning och flödet är konstant.

Edgar

[Edgar]

Hej!

Ser nu att Ulric är snabbare än mig!

Edgar

[Röst i CyberSpace]

Tanke experiment!:
För att göra diskussionen enklare får man nog tänka att …
Man har en stillastående sjö och bredvid den en annan stillastående sjö, men som ligger 1 meter djupare ner. De 2 sjöarna har ingen förbindelse med varandra.
Nu leder man vatten i ett rör från den övre sjön till den lägre belägna och låter det passera väduren innan det rinner ut i nedre sjön.
Kommer väduren att funka nu? Jag vet inte, men nu kan i varje fall inte vattnet ha någon rörelseenergi från fallhöjder tidigare i vattensystemet!

[Tapio]

Kommer väduren att funka nu? Jag vet inte, men nu kan i varje fall inte vattnet ha någon rörelseenergi från fallhöjder tidigare i vattensystemet!

Jag ser ingen anledning till att väduren inte skulle funka.

//T

[Tapio]

Tapio, du kan inte använda Bernoullis ekvation för att förklara hur en vädur fungerar.

Halaj!

Jag måste börja med att säga att jag inte alls är tvärsäker på mitt påstående. Vilket jag har gett uttryck för tidigare.

Såhär tänker jag: man borde kunna isolera frågan till hur stor tryckstöten blir när man stannar upp vattnet i matarröret. Nedströms ventilerna gäller bernoulli garanterat; trycket i tryckklockan ger uppfodringshöjden i stigröret.

Uppströms den första ventilen då?
anta att man har en trycktank med trycket P. Om man nu öppnar en ventil och låter fluiden åka ut så omvandlar man ju statiskt tryck till dynamiskt tryck. Om vi säger att omvandlingen är förlustfri så kan man då (med bernoulli) räkna ut vilken hastighet den utströmmande fluiden har.
Borde inte då det omvända gälla?
Alltså, man har ett dynamiskt tryck som omvandlas till ett statiskt tryck.
Stannar man det framrusande vattnet omvandlas ju det dynamiska trycket till ett statiskt tryck. Som borde vara det trycket som blir i tryckklockan.

Nej, det som stör mig (och gör mig tveksam) är att mitt påstående inte tar någon hänsyn till hur mycket vatten som stoppas upp.
Säg att man har ett matarrör som är 5 m. långt. En given mängd vatten stoppas upp. Som ger en given tryckstöt. Skulle man nu förlänga röret till 10 m så borde ju tryckstöten bli dubbelt så stor.

//T

[dicklund2]

Hittade denna sida där vädurar säljs nya idag, det finns även en förklaring av hur det funkar och lite historik...  Lotins webb (som vissa länkar går till) verkar borta just nu, tillfälligt?

http://home.smelinkweb.com/Assembler2.asp?TreeID=1422&CustomerID=2938

Lite dyrt för min plånbok, men om någon hittar en byggbeskrivning så är jag intresserad. Har en å bara 50 meter från tomten tyvärr lite dålig fart och dåligt fall men kanske tillräckligt för detta, perfekt om man kunde vattna med det vattnet istället för driksvattnet. Och kunde de byggas redan på 1700 talet så borde jag kunna få till något fungerande, hoppas jag

[109tum]

Eftersom  jag är elektriker i grunden brukar jag transformera mekaniska problem till motsvarande elektriska kretsar när jag skall försöka förstå dem.

Vattnets tryck eller fallhöjd är analogt med elkretsens spänning.
Vattnets hastighet är anologt med elkretsens ström.
En vattenledning är analogt med en spole.
Ett tryckkärl är analogt med en kondensator.

Kretsen nedan har samma funktion som en vädur.

Kretsen matas med en spänning på 2 Volt. Det kan vara vilken spänning som helst men jag valde 2 Volt.

Funktion:
Brytare S1 sluts och strömmen i spolen ökar.
När strömmen (iL) kommer upp i t ex 2 A öppnas brytare S1.
Eftersom spolen är "strömtrög" kommer strömmen att ta vägen genom dioden och in i kondensatorn.
När strömmen i spolen har sjunkit till, låt oss säga 0,1 A sluts åter S1 och strömmen i spolen börjar öka igen.

Spänningen över kondensatorn kommer att öka lite för varje gång som S1 öppnas.

Det är inga problem att ladda upp kondensatorn till flera hundra volt med denna enkla krets.

Naturligtvis har kretsen en dålig verkningsgrad men den kan ge spänningar flera hundra gånger större än matningsspänningen, precis som en vädur kan lyfta vatten högt över den bäck där den är placerad.

[109tum]

Det finns utmärkta förklaringar på vädurens funktion tidigare i denna ”tråd” men jag tänkte göra ett försök att förklara principerna i en vädur med hjälp av fysik och matte för den som är intresserad. Vissa förenklingar kommer att göras men det är inget som påverkar principen.

Häng med på en spännande resa i fysikens och mattematikens underbara värld.

     
A = area tilloppsledning
h = fallhöjd
L = längd tilloppsledning
m = massan av vattnet i tilloppsledningen
p = vattnets densitet
v = vattnets hastighet i tilloppsledningen
F = den kraft som verkar på vattenpelaren i tilloppsröret pga fallhöjden
a = vattnets acceleration i tilloppsröret
g = jordaccelerationen (9,8 m/s2)
Pt = tryck i trycktank
v1 = vattenhastighet då utloppsventilen stänger

Processen består av två driftfall.

Det första driftfallet börjar med att utloppsventilen öppnar och vattnet börjar accelerera i tilloppsledningen.

Förenklingar:
Ingen friktion i tilloppsledningen
Inget tryckfall över utloppsventilen

Newton fann sambandet mellan kraft och acceleration.
F=m*a

Vattnet i tilloppsröret har massan m=A*L*p som påverkas av kraften F=h*A*p*g
vilket ger oss en acceleration a=F/m=h*A*p*g/(A*L*p)=h*g/L.

För en kropp som accelereras med konstant acceleration blir hastigheten v=a*t.
Hastigheten för vår vattenpelare i tilloppsröret blir då v=h*g*t/L. Ur detta samband kan vi lösa ut t och vi får då tiden det tar för vattnet att komma upp i en viss hastighet.

t1=v1*L/(h*g)

Utloppsventilen är konstruerad så att vid en viss hastighet på vattnet stänger utloppsventilen. Denna hastighet kallar vi v1.
När utloppsventilen stänger börjar andra driftfallet. Vattnet har nu fått upp farten och måste ta vägen någonstans. Trycket kommer att öka tills backventilen öppnar och vattnet kan strömma in i trycktanken. Nu kommer vattenpelaren förutom kraften från fallhöjden att utsättas för en bromsande kraft från trycket i trycktanken. Denna bromsande kraft kallar vi F1.

Förenklingar:
Den vattenmängd som strömmar in i trycktanken för varje slag som utloppsventilen gör är så liten att vi kan försumma tryckökningen i trycktanken när vi räknar på ett enstaka slag.

Den resulterande kraft som verkar på vattenpelaren i detta läge är F-F1 där F1=Pt*A.

Vattenpelaren får nu accelerationen a=(F-F1)/m och hastigheten blir v=v1+(F-F1)*t/m.
Om vi vill veta hur lång tid det tar för vattenpelaren att stanna sätter vi v=0 och löser ut t så får vi tiden det tar för vattenpelaren att stanna.

t2=v1*m/(F1-F)=v1*A*L*p/(Pt*A-h*A*p*g)=v1*L*p/(Pt-h*p*g)

Hur mycket vatten hinner komma in i trycktanken på den tid det tar för vattnet att stanna?

En kropp som bromsas linjärt från en viss hastighet ner till noll tillryggalägger sträckan s=v*t/2  där t är bromstiden. I vårt fall är bromstiden t2 och hastigheten v1.

Tar vi denna sträcka och multiplicerar med arean på tilloppsröret får vi efterfrågad volym.

V=v1*t2*A/2

Ett exempel: För 10 år sedan använde jag en vädur för att pumpa vatten upp till en kolbotten där vi skulle kola en mila på 35 m3. Väduren anslöts med en polyetenslang som hade en innerdiameter på 32 mm och en längd av 10 m. Fallhöjden var 1,3 m. Vatten pumpades 10 höjdmeter upp till kolbotten genom en 100 m lång 1/4” trädgårdsslang. Höjdskillnaden och tryckfallet i trädgårdsslangen ger ett uppskattat tryck i väduren på 2 bar.

Värden att räkna med:

A = 8e-4 m2
h = 1,3 m
L = 10 m
p = 1000 kg/m3
g = 9,8 m/s2
Pt = 2e5 Pa
v1 = 1 m/s


t1=1*10/(1,3*9,8)=0,8 s

t2=1*10*1000/(2e5-1,3*1000*9,8)=0,05 s

V=1*0,05*8e-4/2=2e-5 m3 = 0,02 liter

Slagtakten blir t1+t2=0,85 s. Vi avrundar detta till 1 sekund och räknar ut hur mycket vatten vi pumpade per timme.

0,02*3600=72 liter/timme.

Det stämmer ganska bra för det tog oss 2-3 timmar att fylla ett stort oljefat.

På grund av dom förenklingar jag gjort så kan vissa orimliga saker inträffa om man provar formlerna med orimliga värden. T ex så kommer hastigheten i tilloppsröret att bli oändligt stort om utloppsventilen inte stänger. Trycket i trycktanken kommer också att öka till oändligheten om inget vatten tappas ur vädurens trycktank.

I värkligheten så begränsas vattnets maximala hastighet pga friktion i tilloppsledning och tryckfall över utloppsventilen.
Det finns flera faktorer som begränsar det maximala trycket i trycktanken t ex:
-Det läcker ut vatten genom backventilen innan den hinner stänga
-Tilloppsledningen fjädrar
-Utloppsventilen är ej 100% tät
-Backventilen är ej 100% tät
-Vid mycket höga tryck blir tryckstöten så kortvarig att backventilen inte hinner öppna

Jag har korrekturläst två gånger, men det är alltid svårt att finna fel i text som man själv har skrivit. Ni får gärna rätta mig om jag har gjort något misstag.
Hoppas att resan har varit till belåtenhet.

[Bo]

Dessa pumpar kan nog komma tillbaka ---

Nej, för jag har hittat en bättre lösning nu. Begrunda denna principskiss:


Två olikstora kolvar på samma kolvstång och som glider lätt i en cylinder som på bilden. Hur högt i stigröret vattnet måste stiga för att balansera vattentrycket på den övre kolven, går lätt att räkna ut.

Är den övre kolven 100 kvadratcentimeter och den undre 90, blir trycket mellan kolvarna 10 kilopond/kvadratcentimeter för att det skall bli balans. Det motsvarar 100 meter vatten i stigröret.

Nu ersätter man kolvarna med två olikstora gerotorer, så har man en pump som ger ett kontinuerligt högtrycksflöde där väduren gav ett pulserande. - Eller som omvändt kan användas som en pump där man får ett stort lågtrycksflöde från ett litet högtrycksflöde.

[Psilo]

Högeligen impad av er kunskap med matematiska formler med mera. Har inte läst allt, men ni verkar ha förbisett att en vädur har en tryckluftklocka också. Utan den skulle den inte fungera.

[M8e]

Varför skulle det inte fungera utan trycktank? Den används för att man ska få ett jämnt tryck och för att inte tryckstötarna ska sprida sig vidare. I vissa fall spelar det ingen roll tex om man ska fylla en damm.

Om man tar bort trycktanken och sätter ett lämpligt munstycke på utloppet så skulle man få en fin fontän...

[Bo]

Men den är alltså passé nu, när jag har hittat en enklare grej som ger ett jämnt flöde.

[Bo]

Det måtte väl inte vara så, att ingen begrep vad jag menade?

[M8e]

Bygg en! Det skulle va kul att veta hur mycket hela grejen kostar i slutändan, hur lätt den är att göra och hur hög verkningsgraden blir m.m.

Själva pulserandet hos en vädur inte något problem då det är lätt att fixa. Sen så kan man bygga väduren av vanliga vvs prylar. Alltså om det är "en enklare grej" än väduren så får du bygga den!