Arbeit beim Pumpen von Wasser mit einer statischen Förderhöhe von 6 Fuß

Ich habe eine kleine 4-Watt-Wasserpumpe mit einem Ausgangsanschluss, der 3/8 "ID-Schläuche aufnimmt.

Ich habe die Durchflussrate gemessen, während ich auf eine statische Förderhöhe von 6 Fuß gepumpt habe (siehe Leiterfoto).

Die Strömungsgeschwindigkeit betrug 0,42 Gallonen pro Minute. (1/2 Gallone in 70 Sekunden).

Die Pumpe wurde mit 12,4 VDC bei 310 mA versorgt (gemessene Werte), was 3,84 Watt ergibt.

Wie viel der 3,84 elektrischen Watt war Arbeit und wie viel Wärme?

Was ich gehe, nachdem wie viel Wärme von der Pumpe erzeugt wird. Dies ist ein Problem, da es in einem elektronischen Kühlprojekt verwendet wird, bei dem die Pumpe in Wasser getaucht wird.

Ich habe die Pumpe in Umgebungsluft bei 20°C laufen lassen, nach einer Stunde betrug die Gehäusetemperatur 25,2°C.

Ich hatte eine Formel gefunden, um die Arbeit mit statischer Höhe und Durchfluss zu berechnen. War mir nicht sicher, ob 6 Fuß der statische Kopf war. Habe einen Online-Rechner mit einer Formel für Water Horsepower QxH/3960 gefunden. Unter Verwendung einer statischen Druckhöhe von 6 Fuß und 0,42 Gallonen/Minute betrug das Formelergebnis 0,47 Watt. Ich habe keine Möglichkeit zu überprüfen, ob dies korrekt ist. Die anderen Formeln erforderten die Wattzahl, die der unbestätigte Parameter ist.

Das Wasser wurde durch einen 7 Fuß langen Schlauch mit einem Innendurchmesser von 3/8 Zoll gepumpt.

Fragen:

Sind 0,47 Watt für die Wasserpferdestärke korrekt?
Ist die Wärme 3,84 - 0,47 = 3,37 W?

Logischerweise kann die Wärme nicht 3,37 W betragen, wenn die Pumpentemperatur nur um 5 °C ansteigt. Bei der Arbeit mit den LEDs beträgt die von einer einzelnen LED verbrauchte Gesamtleistung in der Regel 2-3 Watt, was viel zur Erzeugung des Strahlungsflusses verwendet wird, sodass die Wärme 1-2 Watt beträgt und die LED viel heißer wird als diese Pumpe.

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WARUM?

Ich wurde gefragt warum. Ich entwickle wassergekühlte LED-Pflanzenbeleuchtung für den Gartenbau. Ich werde einen "Wasserturm" haben. Es wird ein geschlossenes System sein, es wird ein Wasserreservoir und einen Wassertank geben. Beide bestehen aus 4-Zoll-PVC-Rohren. Zwischen Reservoir und Tank befindet sich ein 2-Zoll-PVC-Rohr „Steigrohr“. Es wird Wasserpumpen im Reservoir geben, die Wasser aus dem Reservoir in den Tank pumpen. Ihr Schlauch wird durch die 2-Zoll-Rohrsteigleitung geführt. Das 2-Zoll-Rohr dient auch als Überlauf. Wenn aus irgendeinem Grund der Abfluss aus dem Tank behindert wird, fließt überschüssiges Wasser einfach über das Überlaufrohr zurück in den Tank.

Um die LED-Leuchten zu kühlen, muss das Wasser kühl gehalten werden. Ich wollte wissen, wie viel eine Wasserpumpe zur Heizlast beiträgt. Wenn dem System weitere LED-Leuchten hinzugefügt werden, kann der Wasserbedarf des Wasserturms leicht gedeckt werden, indem die Durchflussrate vom Reservoir zum Tank erhöht wird.

DER KÜHLKÖRPER

Der Kühlkörper ist ein massiver 0,125 Zoll dicker Kupferstab, der an die Seite eines 1/2-Zoll-Wasserrohrs gelötet wird. Durch dieses Kupferrohr fließt das Wasser, das vom Tank zum Reservoir fließt.

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DER WASSERTURM

Der Wasserturm ist 5,5 Fuß hoch, sodass er in eine Wachstumskammer für Gartenbauforschung passt. Die Mittelsäule dient nur dazu, den Wassertank zu halten. Die Säule wird unterhalb des "T-Stücks" mit dem Versorgungsstutzen verschlossen. Nichts fließt oder wird durch die Säule geleitet, sie ist streng strukturell.

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Antworten (2)

Zuerst können wir den Verlust für das durch das Rohr fließende Wasser abschätzen. 1. Aus Durchflussrate und Rohr-ID beträgt die durchschnittliche Durchflussgeschwindigkeit 0,37 m/s. 2. Die Reynolds-Zahl beträgt somit 3980. 3. Unter der Annahme einer Oberflächenrauheit des Rohrs von 0,006 mm bis 0,07 mm können wir einen Reibungsfaktor von 0,0098 bis 0,0107 erhalten. 4. Bei einer Länge von 6 Fuß können wir einen Strömungsverlust von 131 bis 142 Pa erzielen.

Dann können wir die Wellenarbeit der Pumpe mit der Bernoulli-Gleichung berechnen. Dies ergibt etwa 0,511 bis 0,514 W. Das ist ziemlich nah an dem, was Sie 0,47 W bekommen.

Aber du redest von der Hitze. Wärme wird durch den Motorwiderstand erzeugt. Das hat vielleicht wenig mit oben zu tun. Sie können also den Widerstand Ihres Motors R messen und mit V ^ 2 / R die Wärme ermitteln, die der Motor erzeugen kann.

Jetzt verstehe ich nicht, was Sie mit dieser Berechnung bezwecken.

Danke schön. Der Widerstand ist der Gleichstromwiderstand der Motorwicklungen? Was unterscheidet sich von der DC-Last, die mit 12,4 V / 0,31 Ampere berechnet wird? Ich habe einige weitere Fotos und Erklärungen zum Projekt hinzugefügt. Da die Pumpen in das Wasser eingetaucht sind, erhöht jede erzeugte Wärme die Temperatur des Wassers. Wir möchten die effizientesten Pumpen finden, die die geringste Wärme pro X Gallonen Durchfluss erzeugen. Um die Pumpen bewerten zu können, muss ich zuerst das Problem verstehen.
Es ist ein interessantes Projekt. Ja, der Widerstand ist der Widerstand von Wicklungen. Der Strom beträgt möglicherweise nicht 0,31 AMP, was der maximale Wert ist. Sie können den tatsächlichen Strom messen und dann die tatsächlichen Watt erhalten W A = v × ICH . Dies sollte viel niedriger als 3,84 W sein. Die Hitze ist W H = v 2 R . Also denke ich 0,47 + W H = W A . Das vermisst natürlich Reibungsverluste. Mit der heutigen Technologie ist der Reibungsverlust gering.
Die Pumpe ist mit 350 mA bemessen, es wurden 310 und 12,4 gemessen und aus diesen 2 Werten die 3,84 W errechnet. Der schwarze Balken am Fuß der Leiter ist ein Strom-Shunt. Als der statische Druck Null war, betrug der Strom 350 mA. Die Wattzahl ist umgekehrt zur Arbeit und zum statischen Kopf. Sie können jetzt sehen, warum. Sie sagen, dies "sollte viel niedriger sein", aber es ist tatsächlich so. Die Wärme kann nicht gleich VxI sein, da die Arbeit berücksichtigt werden muss. Meine Frage ist eigentlich: Ist die Wärme 3,84-0,47?
Was ist der Widerstandswert?
Der gemessene Widerstand beträgt etwa 1 Mega-Ohm. Die Betriebsruhelast beträgt 40 Ohm. 12.4 ÷ 0,31
Der gemessene Widerstand ist zu groß. Hier ist ein Link mit vollständigen Details zur Berechnung micromo.com/technical-library/dc-motor-tutorials/…
Das war eine tolle Verbindung. Es deckte fast alles ab, was ich wissen musste. Ich mag besonders, dass der Beispielmotor mit 0,31 A den höchsten Wirkungsgrad hatte und die thermische Leistung 0,57 betrug. Die einzige Neugier, die an meinem Motor lauert, ist, warum der Strom abnimmt, wenn die Arbeit und das Drehmoment zunehmen. Wahrscheinlich wegen der mechanischen Effizienz. Ich habe in der Beispieltabelle der Messwerte festgestellt, dass die Wattzahl um 5500 U / min abnahm. Die 0,47 ist also nah genug für mich, um sie als gültigen Wert zu betrachten. Negieren des Reibungs- und Strömungsverlusts. Tolle Arbeit, user115350, ich bin nicht leicht zu beeindrucken, aber ich bin bei dir.

Ich denke, es gibt einen besseren Weg, dies zu tun.

Sie möchten wissen, wie viel Wärme erzeugt wird, was relativ einfach zu testen und zu messen sein sollte.

Holen Sie sich einen Styroporkühler, der gut isoliert, und verwenden Sie diesen als nachgeschaltetes Reservoir. Stellen Sie Ihre Pumpe so auf, dass sie Wasser vom Kühler zu einem kleinen stromaufwärts gelegenen Reservoir auf der gewünschten Testhöhe fördert, und stellen Sie auch einen Mechanismus bereit, damit das Wasser zum Kühler am Boden zurückkehrt. Das Ziel ist es, ein Umlaufsystem zu bekommen, damit Sie die Pumpe einige Zeit laufen lassen und Temperaturmessungen durchführen können.

Sicherlich wird es einen gewissen Wärmeverlust in den Schläuchen und im vorgeschalteten Reservoir geben. Sie können versuchen, diese Teile bei Bedarf zu isolieren.

Indem Sie wissen, wie viel Wasser sich im System befindet und wie schnell die Temperatur ansteigt, können Sie abschätzen, wie schnell die Wärme von der Pumpe in das System eingebracht wird.

Das ist oft der Fall, einfacher zu messen als zu berechnen. Ich bin eigentlich der Prozess, einen Wasserturm zu bauen. Bild zu meinem Beitrag hinzugefügt.
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