Hallo liebe Experten,
hier kommt vielleicht eine etwas ungewöhnliche Frage.
Ich würde gern dickflüssige Substanzen durch ein kurzes Rohr bei Raumtemperatur allein mittels Druckluft transportieren (also kein Pneumatikzylinder).
Die Gefahr ist wahrscheinlich, dass die Luft sich einen Weg durch die Substanz bahnt, bevor die gesamte Flüssigkeit weggetragen wurde.
Ich nehme an, dass die Möglichkeit von dem Durchmesser des Rohres (oder Schlauchs) und der Dichte der Substanzen abhängt.
Wenn die Dichte der Substanz 1.3 g/cm³ ist, wie kann man dann den maximalen Durchmesser berechnen?
Vielleicht habe ich aber auch noch ganz andere Faktoren vergessen. Hängt es womöglich auch von der Form des Rohres ab? (also Trichterform statt Zylinder oder so)
Also grob gesagt: wie kann man das ganze umsetzen?
Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mir weiterhelft.
Danke vielmals im voraus!
Viele Grüße, Clemens
Hi, ich denke es hängt auch von der Oberflächenspannung und Klebrigkeit der Flüssigkeit ab.
Also mit Honig oder Epoxikleber wirds schwierig.
OL
Ja stimmt, an die Oberflächenspannung hab ich dann auch gedacht… Wahrscheinlich hilft dann nur noch ausprobieren.
Oder hat jemand einen Tipp für eine Formel?
Hallo,
Du musst mehrere Punkte beachten:
Zunächst schreibst du nicht ob du senkrecht nach oben oder in der
ebene transportieren willst. Ich gehe mal davon aus dass du senkrecht
fördern willst.
Kurz vorab : Exakte Lösungen sind meistens nicht vorhanden, in der
Praxis benutzt man i.a. die Möglichkeiten der numerischen
Strömungsmechanik (Google-Stichwort Euler-Euler bzw Euler-Lagrange).
Prinzipiell musst/solltest du die Flüssigkeit erstmal zerstäuben bzw
in Tröpfchen zerteilen, allerdings schreibst du, dass die
Flüssigkeit dickflüssig ist, kann also Probleme geben. Hintergrund ist,
dass du vermutlich eine zweiphasige Strömung haben willst, also
Fördermedium und Fördermittel gleichzeitig in deinem Rohr
transportiert werden sollen.
Damit deine Tropfen nun (nach oben) transportiert werden, muss die
auf sie wirkende Widerstandskraft des nach oben strömenden Gases
größer sein als ihre Gewichtskraft und ggf. noch Oberflächenkräfte.
Da die Widerstandskraft quadratisch, die Gewichtskraft jedoch zur
dritten Portenz vom Durchmesser abhängt, gibt es eine kritische
Partikelgröße, bei der das Partikel quasi schwebt, mit anderen
(Fluid-)Partikel koalesziert und im Endeffekt dein Rohr verstopfen
wird.
Die Form des Rohres ist unerheblich, allerdings könnte ein nach
unten zulaufender Trichter unangenehm als ebensolcher wirken, da
an der Rohrwand abgeschiedene Flüssigkeit als Film nach unten fließt,
da die Strömungsgeschwindigkeit an der Wand gegen 0 geht.
Die Strömung sollte turbulent sein (Reynoldszahl in der Größenordnung
min. 10000), damit du möglichst viel des Querschnittes des Rohres
nutzen kannst.
Massenstromverhältniss möglichst klein (Also möglichst viel Luft
auf möglichst wenig Flüssigkeit) und die Flüssigkeit mittig in das
Rohr eindüsen.
Versuch macht klug 
Hi, nur so als Idee wieso schiebst du nicht die selbe Flüssikkeit nach.
Den Druck kannst du ja in einem Behälter der halb mit Flüssigkeit gefüllt ist aufbauen.
OL
Ich glaube genau dies versuchte er auch zu fragen …
Cya
Hi,
Nein weil er fürchtet, dass er Luft durch die Flüssigkeit dringt, das wäre hiermit aber solange ausgeschlossen bis der Behälter leer ist (zumindest wenn die Entnahme unten erfolgt).
OL
Hallo Diggi,
wow danke für deine ausführliche Antwort!
es ist etwas einfacher als du dachtest. ich möchte gern die Flüssigkeiten senkrecht nach unten transportieren, reines fließen ist allerdings zu langsam bzw. je nach Konsistenz auch vielleicht nicht möglich. Insofern wäre das Problem mit der Gewichtskraft gelöst.
Wäre es somit möglich, dass Fördermittel und Fördermedium sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen? bzw. ist es auf einer Länge von sagen wir 5 cm so, dass das Fördermedium vielleicht gar keine „Zeit“ hat, das Fördermittel einzuholen?
damit es klarer ist: die Flüssigkeit befindet sich bereits im Rohr und wird nur von einem Ventil zurückgehalten. Wenn sich das Ventil öffnet soll sie mittels Druckluft raus strömen.
Wenn die Strömung turbulent ist verringert sich aber der Druck oder?
Kann man die Strömunsgeschwindigkeit an der Wand erhöhen, indem man die Luft seitlich gegen die Wand schießt, so dass eine Art Wirbel entsteht?
Danke für deine Hilfe!
Clemens
PS: @ Offline: danke auch, aber wenn man noch mehr Flüssigkeit hinzufügt, dann hat man zuviel Verlust, weil dann ein Teil den man nicht braucht immer noch im Rohr stecken bleibt (oder bleiben muss).
Ach so
Ich schrieb ja schon etwas von Oberflächenkräften, die werden hier
zum Problem. Du kannst natürlich die Luft quasi durch dein Rohr
pusten, allerdings wird sich dann am „Rand“ deines Strömungskanales
die zähe Flüssigkeit ansammeln und einen mehr oder minder dicken
Film bilden. Dieser Film wird an der Wand haften, andererseits durch
die Luft „heruntergezogen“. Es stellt sich eine sog. Scherströmung ein.
Und genau hier wird es lustig : Um diese Schubspannung auf den
Flüssigkeitsfilm berechnen zu können, brauchst du den Geschwindigkeits-
gradienten in der „Grenzschicht“ der Luft ÜBER dem hochviskosenen Fluid.Kann man annähern , aber wird gewagt und recht umständlich
hier zu schreiben. Aber ich würde generell mal annehmen, dass die
Flüssigkeit um das Viskositätsverhältniss langsamer strömt als
die Luft. Und hier sind wohl mehrere Zehnerpotenzen dazwischen.
also schlechte Idee.
Noch so eine Idee :Wenn du berechnen willst, ob die Luft den
Flüssigkeitspropfen durchdringt, dann nimm die Laplace-Gleichung
und pack da den Rohrradius und die Grenzflächenspannung
Flüssigkeit/Luft rein. Dann bekommst du eine Druckdifferenz, und
wenn du die überschreitest durchströmt die Luft das viskose
Medium früher oder später.
Ich würde eher zu einem Teflon o.ä. beschichteten Rohr ausweichen,
dann hast du weniger „Haftreibung“.Oder vielleicht eine Heizung zwecks
Herabsetzung der Viskosität zumindest an der Rohrinnenwand.
Da hochviskose Flüssigkeiten i.d.r. sehr schlechte Wärmeleiter sind,
dürfte sich die Erwärmung der Flüssigkeit auch sehr in Grenzen halten.
Wären wohl die sinnvolleren Ansätze.
Ansonsten: Versuch macht klug.