Ventilator erzeugt negativen Druck

Stroemungsmarcel · Anmeldungsdatum: 14.10.2015 Beiträge: 4

Meine Frage:
Ich habei ein Rohrsystem welches ein definiertes Volumen hat. In diesem System sitzt ein Ventilator und ein definierter Ausgang zum Umgebungsdruck. Jetzt steht die Behauptung im Raum das der ventilator bei geöffnetem Ausgang einen negativen Überdruck im System erzeugt der ja nach Größe der Öffnung variiert werden kann.
Wie kann ich den Druck berechnen um somit eine Anlage entsprechend dimensionieren zu können?

Meine Ideen:
Mein Gedanke ist, dass die Druckunterschiede mit der Bernoulli- und der Kontinuitätsgleichung berechnet werden können. Dies setzt voraus, dass der negative Überdruck allein aus der höherne geschwindigkeit im System beruht. Da bin ich mir aber nicht sicher.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5868 Wohnort: jwd

Der Ansatz mit Bernoulli ist o.k.
Da es sich um ein Gas handelt, müssen die Änderungen von Dichte und Temperatur berücksichtigt werden:

p = Druck

= Dichte der Luft
g = Erdbeschleunigung
w = Strömungsgeschwindigkeit

= spez. Wärmekapazität
T = Temperatur

Vereinfachung:
Waagerechtes Rohr und Isotherme

Stroemungsmarcel · Anmeldungsdatum: 14.10.2015 Beiträge: 4

Danke erstmal für die Antwort. So richtig verstehe ich noch nicht woher der negative Druck kommt wenn ich einen Lüfter habe der nur die Luft umwälzt?
Unklarheiten:
1. Entsteht der negative Druck nur durch die Abzweigung eines Teilvolumenstromes durch die variable Öffnung? Denn wenn das System an sich geschlossen ist erzeugt der Ventilator einen Überdruck?
2. Beruhen die Druckveränderungen nur auf den Geschwindikeitsänderungen und wenn ja wieso habe ich dann im geschlossenen System einen Überdruck?

Ich habe eine Skizze der Anlage beigefügt.

Im weiteren möchte ich dann eine Ventilator für ein System auslegen und da sollte ich erstmal verstehen wie die physikalische Grundlage dazu ist.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5868 Wohnort: jwd

Vereinfachte Erklärung:

Wenn Du die Bernoulli-Gleichung nach p umstellst, siehst Du, dass mit steigender Geschwindigkeit der Druck sinkt.

Aus der Kontinuitätsgleichung

folgt, dass bei konstantem

die Geschwindigeit mit abnehmender Querschnittsfläche steigt, der Druck also abnimmt und umgekehrt.

Im geschlossenen System entsteht Überdruck, da w = 0. Der Maximaldruck wird durch die Leistung des Ventilators bestimmt.

Stroemungsmarcel · Anmeldungsdatum: 14.10.2015 Beiträge: 4

Also folgt:

Wenn das System geschlossen ist steigt der Druck je nach Leistung des Ventilators und bei Öffnen des Systems sinkt der Druck ab da ein Teil des Volumenstroms nach außen geleitet wird und somit bei gleichbleibender Fläche die Geschwindigkeit steigen muss?

Meine bisherige Berechnung (ohne Berücksichtigung der der Höhe). Den Druckverlust

habe ich gesondert berechnet.

wird zu

mit

wird zu

Und damit habe ich nun versucht den Ventilator auszulegen. Der Gedanke ist:
Wenn ich weiß was ich für einen negativen Druck ich benötige kann ich mir mit der Formel berechnen welchen Volumnestrom mir der Ventilator erzeugen soll. Stimmt das?

Wenn ich dann die Temperatur mit berücksichtigen will nehme ich die andere Formel?

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5868 Wohnort: jwd

Vielleicht hilft nachstehender Link

http://www.schweizer-fn.de/lueftung/ventilator/ventilator.php

Stroemungsmarcel · Anmeldungsdatum: 14.10.2015 Beiträge: 4

Vielen Dank für deine Hilfe. Ich hoffe ich bekomme es so hin.