Добрый день.
Знаю, что для большинства из присутствующих этот вопрос сродни вопроса первоклашки, но задам, т.к. я не спец и уже запутался окончательно.

Условие:
Через 32 отверстия д=5мм каждое, откачивается воздух.
Абсолютное давление с одной стороны каждого отверстия (в зоне низкого давления) = 16 325, 33 Па (0,16 атм)
Абсолютное давление с другой стороны каждого отверстия (в зоне высокого давления) = 101 325 Па (1 атм)
Температура воздуха на всасе (в зоне высого давления) = около 30*С

Необходимо определить скорость и общий расход воздуха через отверстия (л/мин).
Глубина отверстий 5мм составляет 3мм, т.е. длина каждого канала (трубы, если можно так выразиться) диаметром 5мм = 3мм.


Второй вопрос
Можно ли (будет ли корректным) для замера скорости воздушного потока (для расчета расхода воздуха) использовать обычный анемометр прислонив его к отверстию на всасе?

Для замера скорости всас был "объединен" в трубу с внутренним диаметром 20мм.
Т.е. всас - одно отверстие д=20мм, откачка - 32 отверстия д=5мм каждое.
Анемометр - на всасе 20 мм показал скорость потока воздуха - 2,1 м/с, что явно очень мало!
Стою в тупике и туплю.
Помогите пожалуйста разобраться.

Не смейтесь и не спрашивайте, что это за "девайс" такой.
Я не смогу это объяснить даже, если включу все свое красноречие потому, как тут же справедливо окажусь в разряде неадекватов.
А этого очень не хочется.

Заранее большое всем спасибо.

У меня получилось 9920 л/мин:

Спасибо большое Tiptop.


При таком расходе 9920 л/мин или 0,165 м3/с, скорость потока воздуха на всасе должна составлять 526,54 м/с.
Это не слишком много?
Я понимал, что скорость должна быть выше 100, но настолько.

Впечатляет....
Но опять в

Дело в том, что я пытался замерить анемометром приставленным к входу в трубу.
Внутренний диаметр трубы =20мм, площадь сечения = 0,000314 м2
Сделал так, чтобы всас во все 32 отверстия осуществлялся через эту трубу.
Герметичность проверил 100 раз. Все на 200% герметично.

Анемометр показал скорость 2,1 м/с, а доджен был зашкалить.

Думаю, что при такой расчетной скорости 526 м/с анемометр должен был бы зашкалить даже при неплотном прилегании к торцу трубы. Т.е. при наличии щели между анемометром и трубой.

Поэтому и не могу понять, почему такое "несоответсвие".

У вас ошибка исключена ?

Сейчас посчитал по другим формулам: расход получился на 7% больше.

Ну, в начале отверстия всё-таки дозвуковая скорость. А что потом?..

Я тут вопрос задал ИИ в чат инфо.....



Вопрос:

С какой скоростью поток воздуха проходит через отверстие в стенке , если абсолютное давление воздуха с одной стороны стенки составляет 1 атм., а абсолютное давление воздуха с другой стороны стенки составляет 0,16 атм. Диаметр отверстия составляет 5 мм. Толщина стенки составляет 3 мм.



Ответ нейросети:

Для решения данной задачи воспользуемся уравнением Бернулли:

P1 + 0.5ρv1^2 = P2 + 0.5ρv2^2

где P1 и P2 - абсолютные давления с разных сторон стенки, ρ - плотность воздуха, v1 и v2 - скорости потока воздуха на разных сторонах стенки.

Так как вода служит референсом давления, то абсолютное давление равное 1 атмосфере составит 101325 Па, а давление равное 0,16 атмосфере составит 16212 Па. Плотность воздуха примем за 1,2 кг/м^3.

Рассчитаем скорость потока воздуха через отверстие:

P1 - P2 = 101325 - 16212 = 85113 Па

Определяем скорость потока воздуха на выходе из отверстия:

v2 = sqrt((2*(P1 - P2))/ρ)

v2 = sqrt((2*85113)/1.2) = 331 м/с

Таким образом, скорость потока воздуха через отверстие составляет 331 м/с.



Теперь вопрос - насколько правильно нейросеть "оценила обстановку" и посчитала.
Я в решении этой задачи никак не ожидал "столкнуться" с Бернулли. Если честно.


Таже нейросеть.

Но другая формулировка вопроса.

Вопрос:

С какой скоростью поток воздуха, проходит через трубку диаметром 5 мм и длиной 3 мм, если абсолютное давление воздуха на входе в трубку составляет 1 атм., а абсолютное давление воздуха на выходе из трубки составляет 0,16 атм.


Ответ нейросети:

Для расчета скорости потока воздуха воспользуемся уравнением Бернулли:

P1 + 0.5ρv1^2 = P2 + 0.5ρv2^2

где P1 и P2 - давление на входе и выходе трубки, ρ - плотность воздуха, v1 и v2 - скорость потока на входе и выходе трубки.

Так как диаметр трубки малый, то можно считать, что поток воздуха является критическим, то есть скорость потока на выходе из трубки будет равна скорости звука в воздухе (примерно 340 м/с).

Плотность воздуха примем равной 1,2 кг/м^3.

Таким образом, у нас есть два уравнения:

1 атм + 0.5 * 1,2 * v1^2 = 0,16 атм + 0.5 * 1,2 * (340)^2

0,5 * 1,2 * v1^2 = 0,16 атм - 1 атм + 0.5 * 1,2 * (340)^2

v1 = sqrt((0,16 - 1 + 0,5 * 1,2 * (340)^2) / (0,5 * 1,2))

v1 ≈ 78,4 м/с

Таким образом, скорость потока воздуха через трубку равна примерно 78,4 м/с.

Тогда, если грубо, то получается расход 550 м3/ч:





Наверное, надо начинать отсюда: принимать здесь какую-то дозвуковую скорость...

Прочитал ответ нейросети про уравнение Бернулли - улыбнуло. Это сродни рисуемым шести пальцам и прочее - похоже, но не то. Для реального газа должна учитываться составляющая потерь напора на трение в отверстиях, а про нее ИИ "забыл". И это наверное главный вопрос в решаемой задаче. Не найдя на него ответ, остальное не решить

Наткнулся на онлайн калькулятор.
https://toolbox.tlv.com/global/RU/calculato...tml?advanced=on

Указал:
одно отверстие 5 мм
давление на входе 1 бар (атм - в перечне нет)
давление на выходе 0,16 бар
температура 20

получил расход - 0,344111 Nm3/min

x 32 отверстия
х 60 мин

У них получается 660,7 м3/ч

Формулы есть, но я не смог их сюда вставить.

660 м3/ч тоже дадут сверхзвук. При параметрах близким к критическим законы иные немного действуют
Топикстартеру - вы не знаете производительность своей вакуумсоздающей аппаратуры?

Расчетная производительность 29-30 м3/ч (по заверениям нашего "Кулибина").
Что на самом деле - и пытаюсь выяснить.
Но на данный момент нет возможности сделать замеры хоть каким-нибудь прибором.
Там эжектор и всё сделали так, что ничего не подключишь.
Либо пытаться замерить прижав анемометр к всасу, как я и пытаюсь,
Либо все на переделку....

Пока пытаюсь не пускаться во все тяжкие...

Итак, по производительности:

Расчетная - 29-30 м3/ч ; как говорят - "но это не точно"

Tıptop посчитал - 550 м3/ч и у меня нет оснований не доверять. Сейчас опираюсь именно на эту цифру.
Онлайн калькулятор - 660 м3/ч - близко к Tiptop - похоже на правду
ИИ - сами видели...

Но почему тогда расчетная 29-30 (ведь изготовитель заявляет и до сих пор не подводил), если теория дает 550-660
И при этом анемометр показывает 2,1 м/с
При 20 мм диаметре всаса - это всего 2,37 м3/ч


Так и живем

Что-то я совсем ....

Tiptop, спасибо большое за помощь!

И извините, что сразу не поблагодарил.

Нужно считать по-другому.





Анемометр в вакууме, наверное, сильно занижает.


Это результат измерений?


Как выглядит расходная характеристика этого насоса?

Совет - оставьте попытки посчитать, т.к. на такой девайс нет ни теоретических, ни эмпирических моделей. В теории такое моно пробовать моделировать в CFD, но достоверность модели сомнительна.


Поскольку соотношение давлений <0,5 истечение можно считать критическим (в устье потока скорость звука).


Соотношение t/D 0,6, значит условия для постоянства коэфициента истечения не соблюдены. Пластина слишком тонкая чтобы гарантировать постоянный коэффициент сопротивления.

немного литературы по теме, лишь самым краешком
https://drive.google.com/drive/u/1/folders/...PAjxaiDj7ZC7Olt
https://disk.yandex.ru/i/l7LaM3oOFxxJGw

Для измерения расхода можно использовать накладной ультразвуковой расходомер - если знаете толщину стенки трубы и давление воздуха в точке измерения. Также толщина 3 мм выглядит недостаточной, рекомендую проверить пластину на прогиб.

Какая движущая среда в эжекторе? Если жидкость, то можно сделать прямые измерения объема, собирая изъятый газ под колокол (что-то типа газгольдера сотворить)

Или ещё - в институте на лабах объем газа в результате реакций измеряли лабораторными счётчиками газа. Сейчас погуглил - с производительностью до 18 м3/ч бывают такие

Если движущая среда в эжекторе пар, то можно его конденсировать предварительнов холодильнике, а газ уже измерять предложенным выше способом

1.
Tiptop, вы правы - анемомтр занижает.
Не стал тянуть, проверил на вентиляторе. С наветра 3 м/с, с подветра 1,5 м/с. Т.е. на всасе анемометр паказывает в двое меньшую скорость.
В любом случае - это не тот прибор, которым следует пользоваться в подобных случаях.
Попробовал то, что есть под рукой.

Но, несмотря на все это, поток воздуха действительно слабый.

Я конечно считаю, что Кулибин ошибся и сделал девайс, который не дотягивает до заявленных характеристик.
Просто я немного в растеряности.
Кулибин, на самом деле, очень умный мужик. Гораздо умней меня особенно в таких технических вопросах. В добавок к этому, во вранье не замечен и раньше не косячил.

Я конечно думаю, что он ошибся.
Даже умные люди ошибаются. Бывает.
Но он или не понимает, что ошибся (в чем я сомневаюсь), или не хочет это признать (боиться за репутацию и пр.) .
Я склоняюсь ко второму варианту.

Но я не разбираюсь в этих вопросах, чтобы показать ему, что его прибор не работает, что он ошибся и показать ему где он ошибся.
Поэтому я решил попробовать разобраться, если конечно получиться.

В чем я уверен:
1. Эжектор либо не создает нужное разрежение, либо не вытягивает по производительности. Не уверен, что высказался корректо.
2. Эжектор водоструйный, поэтому, как я полагаю, прблема или в конструкции эжектора, или в недостаточном потоке воды.
3. Автоматом - водопровод на проверку и вся конструкция на лом.
4. Для проверки следующей реинкарнации девайса все равно необходимо будет иметь некий "эталон". Имею ввиду, что 32 отверстия никуда не денутся и будут в следующей реинкарнации. Перепад давлений также должен будет остаться. Соответственно все равно необходимо понимать скорость воздуха через отверстие при этом перепаде давления, чтобы по потоку воздуха замерять производительность.
Как по другому проверить соответствие заявленным характеристикам, пока не знаю.

Теперь по давлению 0,16 атм
Нет, это не результат измерений. Это расчетный показатель, который я пытаюсь проверить.
Я уже на 99,9% уверен, что этого разражения в действительности нет.

По расходной характеристике.
Никак она не выглядит. Мастер заявил и все. Разрежение 0,16 атм, производительность 29-30 м3/ч.


Получается из того, что есть - расчет Tiptop и онлайн калькулятор.
Т.е. попытаться все-таки посчитать какой должна быть скорость потока при таких условиях..
Или приняь эту скорость за скорость звука.
Это пока просто мысль.

Про давление эжекционный среды. Я видел циркуляционные насосы гидроструйных систем. Там давление 40-50 бар на входе в эжектор

Сильно сомневаюсь в том, что на его входе достижима околозвуковая скорость воздуха...

Tiptop, вы взяли скорость звука 349 м/с.
Я думал это 343 м/с
Разница мизерная, но все же....
Что правильно ?


Я думаю, все-таки, принять скорость звука в качестве основы, как вы показали в своей таблице.
Все указывает на эту величину, а быстрей все-равно не будет.
Но хочется использовать правильные величины.



Нет эжектор подключается к водопроводу.
Там таких давлений нет.
Это и подкупило.

Скорость звука в воздухе зависит от его температуры.

По этому поводу не могу ничего сказать.

Я не специалист по этой технике и всегда считал, что если водный поток засасывает воздух, то скорость воздуха ограниечена скоростью воды.
А тут все указывает на скорость звука.
Но скорость струи в эжекторе врядли можно так разогнать.
Особено при "питании" эжектора из водопровода.

Поэтому я в таком ступоре.

Разлет цифр просто сумашедший.

ТС, смотрите ещё какой момент есть. Глубина вакумма функция не только от производительности эжектора, но и от скорости образования объема газов перед эжектором. У вас должно быть понимание производительности образования газа при требуемом разрежении

Думаю, что главное это:

Спасибо большое.
К сожалению все сделано так, что выходящего воздушного потока нет.
Весь воздух уходит с водой из эжектора в трубопровод, поэтому замерить выходящий поток не получится.

В общем, все больше убеждаюсь, что нужно все ломать и делать заново.
Только я теперь подозреваю, что сделать это устройство (с этими характеристиками) на водопроводе в принцыпе не возможно.
Полагаю все дело именно в водном потоке несмотря на то, что Кулибин уверял, что все сделает и все будет работать и не нужны никакие насосы.

Monica
Хорошо, давайте решим эту задачу.

Для определения скорости и общего расхода воздуха через отверстия, мы можем использовать следующие формулы:

Скорость воздуха через отверстие:
v = √(2 * (P1 - P2) / ρ)

Где:

v - скорость воздуха, м/с
P1 - абсолютное давление в зоне высокого давления, Па
P2 - абсолютное давление в зоне низкого давления, Па
ρ - плотность воздуха, кг/м³
Плотность воздуха при температуре 30°C и давлении 101 325 Па (1 атм) составляет примерно 1,165 кг/м³.

Подставляя значения в формулу, получаем:
v = √(2 * (101 325 - 16 325,33) / 1,165)
v = √(170 000 / 1,165)
v = 38,27 м/с

Расход воздуха через одно отверстие:
Q = v * π * d²/4

Где:

Q - расход воздуха, м³/с
v - скорость воздуха, м/с
d - диаметр отверстия, м
Подставляя значения, получаем:
Q = 38,27 * π * (0,005)²/4
Q = 0,000475 м³/с

Общий расход воздуха через 32 отверстия:
Qобщ = 32 * Q
Qобщ = 32 * 0,000475
Qобщ = 0,01520 м³/с

Переводим в литры в минуту:
Qобщ = 0,01520 м³/с * 60 с/мин * 1000 л/м³
Qобщ = 912 л/мин

Таким образом, скорость воздуха через каждое отверстие составляет 38,27 м/с, а общий расход воздуха через 32 отверстия равен 912 л/мин.

Уговорили?

...Показать, как можно делать ошибку на ошибке,
Сколько человек участвовало в решении?

не очень понятна схема, в общем газовый счётчик или даже ротаметр соответствующего диапазона, если есть как подключить.

При таких условиях нельзя считать газ идеальным, так что расчёты в общем бесполезны.

Уважаемы коллеги, ниже привожу мои выводы.

Буду признателен за комментарии.

Итак, я полагаю, что в данном случае для расчета скорости воздуха на всасе нужно использовать старое доброе уравнение Торричелли.

𝒗=√2gh

толь в данном случае - h рассматривать, как разницу давлений, выраженную в метрах водяного столба
т.е. h = (1-0,16)атм * 10 м = 8,4 м

получим:

𝒗=√2*9,81*8,4
𝒗=√164,808
𝒗=12,838 м/с

Считаем производительность

32 отверстия диаметром 5 мм каждое (площадь сечения = 0,000019625 м2)
Общая площадь сечения всех отверстий = 32 * 0,000019625 = 0,000628 м2
Расход воздуха = 0,000628 м2 * 12,838 м/с = 0,000806 м3/с
или 0,000806 м3/с * 3600 с = 29,023 м3/ч
Итого : 29,023 м3/ч



Какая скорость потока долна быть при указанной производительности:

Диаметр всаса 20 мм, площадь сечения 0,000314 м2
Расчетный расход 0,000806 м3/с (29,023 м3/ч)

Скорость потока через отверстие диаметром 20 мм должна быть 0,000806 м3/с / 0,000314 м2 = 25,68 м/с



Теперь к моим замерам.

Показания анемометра - 2,1 м/с
Анемометр занижает показания на всасе в 2 раза. (проверено на вентиляторе)
Фактическая скорость потока = 4,2 м/с

Фактический расход воздуха = 4,2 м/с * 0,000314 м2 = 0,0013188 м3/с или 4,75 м3/ч
Вместо заявленных 29-30 м3/ч


Отсюда также можно найти фактическое разряжение создаваемое эжектором.
h = 𝒗^2/2g
h = 4,2 м/с^2 / 2 / 9,81 = 0,899 м
или 0,0899 атм
Фактическое абсолютное давление = 1атм -0,0899атм = 0,91 атм

Абсолютное давление в зоне разряженя создаваемое эжектором составляет 0,91 атм.
Вместо заявленных 0,16 атм.


Итак:
1. Фактический расход воздуха 4,75 м3/ч вместо заявленных 29-30 м3/ч
2. Абсолютное давление в зоне разряженя 0,91 атм вместо заявленных 0,16 атм.


Теперь главный вопрос - правильно ли я считаю.
На первый взгляд - этот расчет многое объясняет.
Но...
Уравнение Торричели мы всегда применяли к жидкостям.
Применимо ли оно к газам?

Вы не можете применят формулу Торричелли для газов, используя при этом плотность воды

Наверное, можно отталкиваться от того, что в лучшем случае у самоделки будет соотношение "кубометр на кубометр":

С одной стороны полностью с вами согласен.
Но с другой...
Плотность среды в уравнении не учитывается и, если ее учесть, то получается примерно такая картина:

при напоре (в случае с жидкостью) или при разнице давлений (в случае с воздухом) равным 8,4 м
мы получаем одну и ту же скорость потока и объемную производительность для жидкости и воздуха - 29 м3/ч - которую, к тому же заявлял Кулибин (это конечно возможно совпадение).

Но массовая производительность будет разной - 29 т/ч для воды и 34,8 кг/ч для воздуха (привел грубо 1,2 кг/м3 для упрощения)

Я уже готов был смириться и принять скорость воздуха = скорости звука, но что-то мне мешает.
Не могу я пока принять звук.
Сомневаюсь.
Ведь, если воздух имеет звуковую скорость, то и водяная струя в эжекторе должна иметь не меньшую, а то и большую скорость.
А эжектор запитан от водопровода. И я сомневаюсь, что там возможно добиться таких скоростей.

Поэтому, с одной стороны я полностью с вами согласен, а с другой стороны сомнения остаются.





Да, думаю, что причина именно там - в эжекторе.
Он явно не выпоняет свою функцию. Анемометр это четко показал.
По конструкции эжектора мне нужно время, чтобы разобраться.
Надеялся, что до этого не дойдет.
Думал, если знать, какая должна быть скорость воздуха, то можно, как говориться, провести диагностику устройства и выдать изготовителю свое мнение - устраивает оно мнея или его нужно переделать.
Устройство абсолютно точно не работает, а сказать мастеру, что "здесь должна быть так или такая скорость", например я пока не могу.

Теперь Торричелли одолевает.

Какой расход воды?

Даже если бы там была такая производительность, то с этими отверстиями получилось бы всего лишь разрежение "13 мм вод.ст."

Точно не знаю.
Сказали около 45-50 м3/ч. Труба 100мм.



Я запутался. А какой тогда должна быть скорость потока на всасе при таком разрежении?

Если заткнуть отверстия, то нулевая.

Похоже, надо разбираться с истечением из отверстий при околозвуковой скорости: как ни крути, получается скорость за 300 м/с. Ну и конечно, "32 отверстия диаметром 5 мм" несовместимы с "30 кубами в час" и "давлением 0,16".

Без преувеличения, лидером в области жидкоструйных эжекторов в РФ является Техновакуум. Также у ЗАО ИЦ Технохим на сайте заявлены подобные компетенции

Добрый день коллеги.

Был занят, теперь могу написать.

Я так и не могу принять Бернулли со скоростью потока 300+ м/с.
Это возможно, на мой взгляд только при около 0 плотности воздуха в зоне разряжения.
Но я то мерял скорость на всасе, где давление атмосферное.
Иначе массовый расход воздуха .....

Другими словами, если отверстие рассматривать в качестве трубы, очень короткой (3 мм), но трубы, то с одной стороны этой трубы (на входе) давление является атмосферным и плотность воздуха 1,2 кг/м3 (грубо). При этом скорость потока 4,2 м/с.
Следовательно расход воздуха через диаметр 20 мм составил около 4,75 м3/ч или 5,7 кг/ч
300 м/с с такой плотностью - это 339 м3/ч или 407 кг/ч.
Цифры немного "не бьются".

А с другой стороны (на выходе из трубы) давление воздуха 0,91 атм (я беру фактическое значение, а не заявленное) и ДОЛЖНА БЫТЬ такая же масса воздуха, а значит и низкая плотность.

В данном случае при 300 м/с и массовом расходе 5,7 кг/ч плотность воздуха должна составлять 0,0168 кг/м3.
Это плотность воздуха НА ВЫХОДЕ из отверстия В ЗОНЕ РАЗРЕЖЕНИЯ, если скорость действительно 300 м/с.

В моем случае знание скорости потока в зоне разрежения не имело никакого практического значения, т.к замер скорости проводился совсем в другом месте - на всасе, в зоне атмосферного давления.
Мне важно было знать, какой должна быть скорость воздуха именно на всасе в зоне атмосферного давления (на входе в отверстие, а не на выходе).
Только так я мог проверить производительность устройства.

Поэтому энергетики и считают пар на ТЭЦ в т/ч, а не в м3/ч.

В общем, пока ориентируюсь по Торричелли.


На неделе встретился с мастером. Все ему показал.
Мужик подтвердил свои качества (в лучшем смысле этого слова) - умный, грамотный, очень многого не договаривает, но ошибку сразу увидел, признал (сам и указал на несоответствие характеристик).
Будет все переделывать.
В новой версии поставит вакуумметр и придумает как поставить какой-нибудь расходомер.

В общем, думаю все разрешится.
Правда не уверен, что на этой трубе (на этом потоке) может работать эжектор и создавать разрежение с такими характеристиками.

На этом я думаю можно эту ветку закрывать.

Спасибо большое ВСЕМ кто участвовал - за коментарии, за ссылки и пр. !!!
Вы очень помогли !!!
Всего вам наилучшего и хороших выходных!

Умеет писать на родном языке? Да, это много значит.