Uitrekenen hoeveel water door een gat
Joey stelde deze vraag op 09 september 2024 om 16:44.Hoi allemaal, ik heb een groot aquarium en wil graag een nieuwe pomp hieronder
nu wil ik dus uitrekenen hoe veel water er door een gat stroomt maar ben helaas geen natuurkundig wonder dus ik loop een beetje vast
ik heb een gat met een diameter van 2,8cm en heb daar een constante aanvoer van water op staan maar dit water heeft vrijwel geen druk omdat het eerst over een overloop stroomt.
het water wordt dus wel telkens aangevoerd maar het stroomt dus door het gat met vrijwel geen druk (misschien 1liter in het water reservoir dus de druk is verwaarloosbaar.
nu is mijn vraag dus, hoe veel water stroomt er per tijdseenheid, Liefst in minuut/uur door dit gat? Het gat heeft een diameter van 2,8cm en het oppervlakte is dan 3,142 cm2 als ik het goed berekend heb.
omdat dit misschien een beetje onduidelijk is is hier een schets van hoe het er versimpeld uit ziet.
1: overloop (hier "overstroomt" het aquarium in het water reservoir ernaast met het gat er in
2: het desbetreffende gat, met een klein stuk pvc er onder, ongeveer 20/30cm met dezelfde binnenmaat diameter. Dus 2,8cm
3: kogelkranen
4: pomp, Max 8000l/h
de pomp is te sterk voor het aquarium en daarom moet er wat water direct terug gepompt worden in de opvang tank helemaal onderin. Vandaar de 2 kogelkranen zodat gereguleerd kan worden hoeveel water het echte aquarium terug ingaat en hoeveel terug gaat de opvang tank in.
wat is dus wil weten is hoeveel water er MAXIMAAL door dit gat heen kan zonder water druk om te zien of mijn pomp oké is of dat hij toch te sterk is en ik een andere aan moet schaffen.
ik hoop dat het duidelijk is maar als er nog vragen zijn kan je die natuurlijk altijd stellen. Zie graag een reactie van jullie tegemoet!
hoogte grote aquarium 75cm
hoogte overloop water reservoir 75cm
hoogte opvang tank helemaal onderin 40cm
Joey
Reacties
Je rekent het oppervlak fout uit: oppervlak cirkel = 1/4 π d2 = 0,25 * 3,14 * 2,82 = 6,15 cm2
Dag Joey,
De maximale hoeveelheid water zal stromen als die overloopbak helemaal vol staat met 75 cm water.
Hoeveel precies is niet zo makkelijk te voorspellen door dat pijpje onderaan dat gat: dat geeft extra valhoogte, "trekt" als het ware aan het water erboven, maar heeft ook een inwendige weerstand. Dat water zal zeer turbulent stromen, ook door slordigheden aan de afwerking van dat gat, met of zonder pijpje.
De bak is vrij groot t.o.v. de diameter van dat pijpje, en omdat we toch een "worst case" willen gaan we dit niet moeilijker maken dan nodig, we passen de wet van Torricelli toe
https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Torricelli
We mogen de maximale uitstroomsnelheid (vol overloopvat) dus inschatten als v = √(2 x 10 x 0,75) ≈ 4 m/s . Kun je nu zelf het debiet voor je pomp berekenen? Heb je voor die pomp trouwens een pQ diagram, grafiek van druk tegen debiet? Want anders weten we zo nog steeds onvoldoende.
Wel vraag ik me af of je deze berekening niet achterstevoren aanpakt: Mij lijkt het gewenst dat de inhoud van dat aquarium een zeker aantal keren per uur ververst wordt? Dat lijkt me dan eerder het uitgangspunt.
Groet, Jan
Dan nog een woordje over energie: aquaria zijn notoire energievreters. Maak het niet kostbaarder dan nodig. Als je pomp te groot is is een kleinere pomp snel terugverdiend. Stel dat je met een 20W kleiner pompje toe kunt. Dan scheelt dat in een jaar 365 dagen x 24 uur x 20 watt = 155 200 Wh. 155 kWh is bij de huidige prijzen dik veertig euro.
Hoi Jan, bedankt voor je berichtje
Ik snap dat 75 cm hoogte in de overloopbak het beste zou zijn, helaas is dit niet mogelijk omdat als de stroom dat uit zou vallen de onderste tank overloopt en ik het water op de vloer heb staan.
Onder normale omstandigheden als de stroom uit zou staat, zou de onderste tank helemaal vol zitten en het aquarium ook helemaal vol zitten. Als je dan met de pomp een deel van het water uit deze onderste tank in het aquarium pompt zal dit overlopen uit het aquarium en terug stromen in de onderste tank.
Maar als ik nu te veel water vanuit de tank in het aquarium pomp dan kan het kleine gaatje al dat water zo snel niet aan en pomp ik de hele onderste tank leeg en zal de pomp droog komen te staan wat niet wenselijk is.
Daarom wil ik graag weten hoeveel er maximaal door het gaatje kan stromen zodat ik de pomp iets minder water laat oppompen dan dat er door het gaatje weer het aquarium uit kan.
Ik hoop dat dit nog een beetje te volgen is.
Dus het is geen vol overloopvat maar een lege die net iets minder aan zal voeren dan dat het gat door kan laten.
Pomp heeft een netto debiet van 8000 L/h. De grafiek op de verpakking geeft aan dat dit bij 1.5 meter opvoerhoogte 5000L/h zal zijn. Dit is dan 83L/min of 1.38L/sec
Omdat de pomp dus veel meer water in het aquarium kan pompen dan dat het gaatje aankan, zal een deel van het water wat door de pomp gaat gelijk terug gaan in de onderste tank waardoor dit dus niet door het gaatje gaat. Dit wordt dan gereguleerd dmv de kogelkranen.
Het enige wat dus van belang is is hoeveel water er door dit gaatje past omdat het inderdaad belangrijk is hoeveel keer per uur het water uit het aquarium rond kan pompen.
Het water komt dus door het gaatje, gaat dan door +-20-30cm rechte pvc buis en komt dan in het water terecht. De uitloop van de pvc buis komt dus in het water van de onderste tank terecht zodat ik niet de hele tijd water hoor druppelen. Uitloop zal wel vrijwel aan het oppervlakte van de onderste tank komen zodat er niet te veel tegendruk van dat water is.
Hoop dat het nu iets duidelijker is en dat je toch nog een (onderbouwde) schatting kan maken.
Reden dat ik deze pomp wil is omdat ie juist extreem weinig verbruikt en in de plaats komt van 2/3 pompen die nu veel meer stroom verbruiken🙂
hoor het graag! Ook van andere als dit net iets te ingewikkeld word voor Jan alleen (wat erg begrijpelijk is natuurlijk met deze rare som😅)
Joey
Daarom wil ik graag weten hoeveel er maximaal door het gaatje kan stromen zodat ik de pomp iets minder water laat oppompen dan dat er door het gaatje weer het aquarium uit kan.
dag Joey,
Dat is precies waarheen ik je de weg wees: dat water gaat maximaal (bij hoogte 75 cm) met 4 m/s uit dat gat stromen. 400 cm/s combineer je met die 6,15 cm² gatdoorsnede en dat geeft je debiet in cm³/s .
Joey
Pomp heeft een netto debiet van 8000 L/h. De grafiek op de verpakking geeft aan dat dit bij 1.5 meter opvoerhoogte 5000L/h zal zijn. Dit is dan 83L/min of 1.38L/sec
Kijk, daar heb je wat aan. Vergelijk dat met je berekende debiet van dat gat en trek je conclusie.
Heeft dat aquarium echt 5000 L/h circulatie nodig? Lijkt me een permanente fitnesstraining voor je vissen?
Groet, Jan
Het ding is dat de hoogte dus eigenlijk niet 75 is maar 0/1 is omdat het vanaf de bovenkant van het aquarium niet direct door het gaatje gaat. Het valt eerst op de bodem van het overloopvat en verliest daar dus alle snelheid en moet dan opzoek naar dat gaatje. Het is niet echt een trechter. Eerder een smalle hoge bak met onderin in het midden een gaatje.
aquarium heeft een inhoud van 900L optimaal pomp je de bak 2/3x per uur door de filter. Dan zit je dus op ongeveer 2500l/h. Het overige deel wil ik dus gelijk terug pompen in de onderste tank.
Heb je intussen dat debiet al uitgerekend?
Jan van de Velde
Dat is precies waarheen ik je de weg wees: dat water gaat maximaal (bij hoogte 75 cm) met 4 m/s uit dat gat stromen. 400 cm/s combineer je met die 6,15 cm² gatdoorsnede en dat geeft je debiet in cm³/s .
Een vat waar je onderin een gat maakt loopt leeg, ook al stond dat water eerst stil. Hoe hoger de waterstand in dat vat, en hoe groter dat gat, hoe sneller het water eruit loopt.
Hierboven heb je berekend hoe snel dat MAXIMAAL gaat, dwz, als dat reservoir vol staat en je de spreekwoordelijke stop eruit trekt. Is dat meer dan 5000 L/h (de max van de pomp) dan zal dat reservoir met dat gat dus nooit overstromen
Intussen blijf je wel aanvullen met ongeveer 2500 L/h. Dat systeem zoekt zelf een evenwichtshoogte waarbij er van onder evenveel uitloopt als er van boven bij komt.
Debiet is 400x6,15=2460cm3/s
dat is 8 856 000cm3/uur
8 856 000 : 1000= 8856L/h
gaat er echt zo veel water door zo'n klein gaatje? Ik zat de hele tijd te denken dat er maar 1000l/h Max doorheen gaat
oftewel ik zou theoretisch gezien zelfs het hele vermogen van de pomp op het aquarium kunnen zetten en zelfs dan nog zou niks overstromen of leeglopen. Al wordt het dan natuurlijk wel een permanente fitnesstraining inderdaad.
de rest is helemaal duidelijk, bedankt.
Joey
oftewel ik zou theoretisch gezien zelfs het hele vermogen van de pomp op het aquarium kunnen zetten
sjuust. Da's best wel een gat namelijk. Met die 2500 L/h verwacht ik een evenwichts-waterhoogte in je reservoir van een centimeter of 6. Als je niet van geklater houdt zul je moeten bedenken hoe je dat water van dat overloopgat stilletjes 70 cm naar beneden krijgt, en misschien zelfs hoe je lawaaiig borrelende draaikolkjes voorkomt.
groet, Jan