Beim Pumpen sinkt ja die geförderte Wassermenge mit zunehmender Höhe.
Wie verhält sich da aber ein wassergefülltes Rohr, das mit beiden Enden
unter Wasser ist?
Hintergrund ist folgender:
Ich würde gerne bei meinem Aquarium die Röhren mit einer Selbstbau-LED
Lösung ersetzen. Mein Plan ist, die LED auf Vierkantrohr aus Edelstahl
zu montieren und an beiden Enden Schlauchstutzen einzusetzen. Beide
Schlauchenden sollen dann unter Wasser bleiben, nachdem entlüftet wurde
(im Prinzip wie beim Ablassen mit dem Schlauch). Somit nutze ich dann
auch die Abwärme.
Wenn die Lampe nun 30-40cm (oder auch mehr) über der Wasseroberfläche
ist, beeinflusst das dann die Fördermenge oder wäre das ~100%? Die Pumpe
müßte zwar auf der Zulaufseite das Wasser hochdrücken, aber dafür
saugt's ja auf der Ablaufseite, so wie beim Ablassen.
Die Förderhöhe ändert sich dadurch nicht. Du bekommst halt 2 kleine
Effekte, die in der Praxis keine grossen Auswirkungen haben.
Der Strömungswiderstand wird grösser.
Das warme Wasser ist leichter. Die Saugkraft der warmen Seite reicht
nicht aus um die kalte Seite nach oben zu ziehen.
Dein erster Satz steht!
Sind beide Becken/Behälter auf gleicher Höhe, so stellt sich auch ohne
Energiezufuhr irgendwann ein Gleichgewicht ein. Ein volles Rohr
vorausgesetzt.
In dem Moment aber, indem Du irgendwie einen "Höhenunterschied"
produzierst, musst Du auch diese Höhe überwinden.
Gerade bei Wasser gilt: Egal wie Du das Wasser transportierst, der
Höhenunterschied bleibt Dein Problem. Ob das Rohr oder der Schlauch
dabei in der Mitte nach oben ragt oder durchhängt bleibt sich gleich.
Beide Ende unter Wasser, vorausgesetzt.
Pragmatiker schrieb:> Die Förderhöhe ändert sich dadurch nicht. Du bekommst halt 2 kleine> Effekte, die in der Praxis keine grossen Auswirkungen haben.
Na das klingt doch gut. Den Strömungswiderstand kann ich ja noch etwas
verringern in dem ich die Rohre etwas größer mache.
Amateur schrieb:> Sind beide Becken/Behälter auf gleicher Höhe, so stellt sich auch ohne> Energiezufuhr irgendwann ein Gleichgewicht ein. Ein volles Rohr> vorausgesetzt.
Nicht beide Becken. Nur eines.
Teo D. schrieb:> Ist das ein "Will ich haben" o. glaubst du das zu brauchen?
Wohl eher so eine Idee die irgendwann jeder Bastler mal hat und umsetzt
ohne vorher Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Planungsabteilung zur
Prüfung vorgelegt zu haben :)
Aquarianer schrieb:> ...> Wenn die Lampe nun 30-40cm (oder auch mehr) über der Wasseroberfläche> ist, beeinflusst das dann die Fördermenge oder wäre das ~100%? Die Pumpe> müßte zwar auf der Zulaufseite das Wasser hochdrücken, aber dafür> saugt's ja auf der Ablaufseite, so wie beim Ablassen.
Denke, Du unterliegst dabei einem Trugschluß, was kommunizierende
U-Rohre anbelangt. :)
Im Prinzip ist es egal, ob das (wassergefüllte) U untenliegend oder
obenliegend ist:
Es findet dabei ein Niveau-Ausgleich statt.
Was jedoch nur dann der Fall sein kann, wenn das U getrennte Behälter
verbindet.
Ragen aber beide Schenkel des U in ein Becken hinein, woher sollte dann
ein "Saugen" auf der Ablaufseite kommen?
In dem Fall gibt es keine Ablaufseite.
So, wie wenn Du einen Schlauch in ein Becken hältst und sein anderes
Ende außerhalb von ihm, um das Becken entleeren zu können.
Was auch erst dann funktioniert, wenn die WS außerhalb des Beckens
unterhalb der Einlassöffnung des Schlauches (im Becken) liegt.
Grüße
Ich denke unser Aquarianer sieht das schon ganz richtig.
Auch eine schwache Druckpumpe, die Wasser nur 1/2 Meter hochpumpen kann,
wäre mit dem umgedrehten U-Rohr in der Lage Wasser bis zu 10 Meter
hoch und wieder runter zu bewegen. Nettopumphöhe Null.
Vorausgesetzt das U-Rohr ist mit Wasser gefüllt und beide Enden sind
eingetaucht. Funktioniert nach dem Prinzip des hydrostatischen Hebers.
10 Meter hoch schafft der Umgebungsluftduck von ca. 1bar, abwärts auf
der anderen Seite schafft die Schwerkraft. Die Pumpe muss nur die
Verluste aus Reibung, Beschleunigung usw. aufbringen.
Mfg Willi
> Die Pumpe muss nur die Verluste aus Reibung, Beschleunigung usw. aufbringen.
Nicht wirklich. Dieser Fall ist komplizierter.
Früher gab es mal Schwerkraftheizungen ohne Pumpe. Der Kessel stand im
Keller, die Heizkörper ein Stockwerk höher. Schon alleine die
unterschiedliche Dichte, die sich aus Vor- und Rücklauftemperatur ergab,
reichte für die Zirkulation aus.
Der Aquarianer will es nun umgekehrt bauen. Heizung oben und dann das
warme Wasser nach unten pumpen.
Damit beide Seiten des U-Rohres gleich schwer sind, müsste das
Ablaufrohr so 1-2% länger sein. Oder umgekehrt ausgedrückt: 1-2% der
Länge des U-Rohres muss die Pumpe zusätzlich nach oben pumpen.
Willi schrieb:> Auch eine schwache Druckpumpe, die Wasser nur 1/2 Meter hochpumpen kann,> wäre mit dem umgedrehten U-Rohr in der Lage Wasser bis zu 10 Meter> hoch und wieder runter zu bewegen. Nettopumphöhe Null.> Vorausgesetzt das U-Rohr ist mit Wasser gefüllt und beide Enden sind> eingetaucht. Funktioniert nach dem Prinzip des hydrostatischen Hebers.> 10 Meter hoch schafft der Umgebungsluftduck von ca. 1bar, abwärts auf> der anderen Seite schafft die Schwerkraft.
Ach ja - was Du nicht sagst. ;)
Demnach müßte ja auch der Luftdruck alleine, also ohne Pumpe, sagen wir
mal bis zu 9m Höhe Wasser hochpumpen können.
Tut er aber leider nicht.
Denke, Du bringst hier etwas durcheinander.
V.a. daß der Luftdruck allseits in einem Becken herrscht.
Auch im U auf beide Schenkel von ihm wirkend.
Pragmatiker schrieb:> Nicht wirklich. Dieser Fall ist komplizierter.
Nein, der Fall ist nicht komplizierter, weil nur falsche Annahmen
seitens des TE dafür vorliegen.
>> Früher gab es mal Schwerkraftheizungen ohne Pumpe. Der Kessel stand im> Keller, die Heizkörper ein Stockwerk höher. Schon alleine die> unterschiedliche Dichte, die sich aus Vor- und Rücklauftemperatur ergab,> reichte für die Zirkulation aus.
Ja, das ist völlig korrekt:
Solche Schwerkraftheizungen gab und gibt es immer noch.
Du beschriebst das Prinzip dabei auch ganz richtig:
Im Keller heizte der Kessel die Wasser-T hoch, wodurch es im Vorlauf
hochstieg und gleichzeitig (nach Abkühlung in den Heizkörpern) im
Rücklauf nach unten abstieg/drückte.
Das selbe Prinzip wurde übrigens auch bei Verbrennungsmotoren
praktiziert.
Kühlwasser-Umwälzung ohne Pumpe (Thermosyphonkühlung).
> Der Aquarianer will es nun umgekehrt bauen. Heizung oben und dann das> warme Wasser nach unten pumpen.
Vielleicht habe ich das ja mißverstanden:
Er meinte wohl eher, die Abwärme von LED für die Umwälzung nutzbar
machen zu können.
Ohne Pumpe wird erwärmtes Wasser oben im U stehen bleiben und
keinesfalls irgendeinen Beitrag zur Umwälzung leisten können.
Und mit Zwangsumwälzung per Pumpe (wo soll die denn eigentlich
angeordnet sein?), wird er jedenfalls erwärmtes Wasser aus dem oberen
U-Bereich in den relativ kühleren Bereich nach unten drücken müssen.
Entgegen der "Aufstiegskraft" von wärmerem Wasser sowie dem
Atmosphährendruck. ;)
Ganz abgesehen davon frage ich mich, inwieweit LED, oben im U-Rohr
angeordnet, überhaupt nennenswert Wasser erwärmen können.
Grüße
Setz doch die LED direkt ins Becken und transportiere dafür den
Lichtstrom über einen U-Stab aus Plexi nach oben. Die Photonen nehmen
den kleinen Umweg schneller wie das Wasser. ;)
L. H. schrieb:> Demnach müßte ja auch der Luftdruck alleine, also ohne Pumpe, sagen wir> mal bis zu 9m Höhe Wasser hochpumpen können.> Tut er aber leider nicht.
Doch, tut er. Unter den hier genannten Voraussetzungen, dass oben ein
Vakuum herrscht. Bzw herrschen würde, wenn die Wassersäule im U auf
beiden Seiten nach unten abgehen würde.
Wenn das U gefüllt ist, kann eine Pump mit Förderhöhe 0.5m im ugedrehten
U Wasser mehrere m hoch (<10) zirkulieren lassen.
Pragmatiker schrieb:> Der Aquarianer will es nun umgekehrt bauen. Heizung oben und dann das> warme Wasser nach unten pumpen.
Was denkst du wie groß der Temperaturunterschied sein wird? Mehr als ein
zwei Grad nicht ausser er will seine Fische erblinden lassen.
Du nennst dich Pragmatiker, theoretieirst aber nur rum.
Es wird problemlos mit einer kleinen Pumpe funktionieren einen
ausreichenden Volumenstrom zu erzielen, die notwendige Druckdifferenz
ist nur die um die ein zwei Kelvin Temperatur und damit
Dichteunterschied und die Reibung zu überwinden.
L. H. schrieb:> Ragen aber beide Schenkel des U in ein Becken hinein, woher sollte dann> ein "Saugen" auf der Ablaufseite kommen?
Naja, von der Schwerkraft? Eigentlich ja auf beiden Seiten, da die
Wassersäule im Schlauch "hängt" da auf keiner Seite Luft gezogen werden
kann.
Pragmatiker schrieb:> Damit beide Seiten des U-Rohres gleich schwer sind, müsste das> Ablaufrohr so 1-2% länger sein.
Oder dicker
L. H. schrieb:> Ohne Pumpe wird erwärmtes Wasser oben im U stehen bleiben und> keinesfalls irgendeinen Beitrag zur Umwälzung leisten können.>> Und mit Zwangsumwälzung per Pumpe (wo soll die denn eigentlich> angeordnet sein?)
Ich hoffe mal, das hier macht es etwas verständlicher (X=Pume, ^=LED):
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X__| |__ ->
Christian S. schrieb:> Wieviele Watt Verlustwärme sollen denn weggekühlt werden?
Unter der Annahme, daß meine Rechnung korrekt ist (für eine CREE mit zB
340lm bei 2,9V und 700mA):
Leistung: 2,03W
Effizienz: 167,5lm/W
theoretisches Maximum: 680lm/W
Wirkungsgrad: 24,6%
Verlust: 75,4% -> 1,53W
Für etwa 10000lm bräuchte ich ~30 LEDs, ergo 45,9W Wärme zur Abfuhr.
Aquarianer schrieb:> Für etwa 10000lm bräuchte ich ~30 LEDs, ergo 45,9W Wärme zur Abfuhr.
10000lm.... Züchtest du Wasserpflanzen? ;)
Also wirds eine 50W Wasserheizung... Und wie wiederum, willst du dieses
Kühlen, o. geht das Volumen gegen ± unendlich?
und wenn jetzt noch die Rohrenden unter Wasser wieder etwas nach oben
gerichtet sind, dann können auch keine aufsteigenden Gase (Fischfurz,
Perlator, ...) in den oberen Bogen kommen und diesen wieder langsam
belüften
Der Andere schrieb:> Es wird problemlos mit einer kleinen Pumpe funktionieren einen> ausreichenden Volumenstrom zu erzielen, die notwendige Druckdifferenz> ist nur die um die ein zwei Kelvin Temperatur und damit> Dichteunterschied und die Reibung zu überwinden.
Allerdings sollte die Fliessgeschwindigkeit schon so gross sein, dass
kleine Blasen wieder unten ausgestossen werden. Wenn diese sich oben
sammeln, klappt das sonst nicht mehr.
wendelsberg
Wenn ich mir so Deine Zeichnung ansehe, würde ich sagen:
Ohne - kleine - Pumpe geht da nichts.
Das warme Wasser steigt nach oben und bleibt da.
Zwei Sachen würden mich aber beunruhigen:
1. Du willst relativ viel Wärme loswerden;) Ist das darunterliegende
Aquarium warm, wohin dann mit der Wärme?
2. Wie sauber ist das System? Ist die Konstruktion nicht sehr groß -
Reinigung - so bekommst Du mit Schwebstoffen und ähnlichem Probleme.
Generell benötigt die Pumpe die Förderhöhe, um das U-Rohr einmal füllen
zu können. Danach wird sie - blasenfreie Füllung des Rohres
vorausgesetzt - nur noch wenig Leistung benötigen - nämlich für die
Höhendifferenz und den Reibunsanteil.
Unter mehreren Einschränkungen:
- Der Durchmesser des ablaufenden Wassers darf nicht zu groß sein.
Ansonsten bildet sich auf der Pumpseite eine stehende Säule und es
tröpfelt auf der anderen Seite über den Rand.
- Das Rohr muss weitestgehend blasenfrei gefüllt werden.
- Die Spitze des "U"s darf nicht zu weit oben sein. Spätestens bei ca.
9 Metern Höhe bilden sich oben Dampfblasen und der saugende Effekt der
Fallseite ist wirkungslos.
Walter T. schrieb:> Spätestens bei ca.> 9 Metern Höhe bilden sich oben Dampfblasen und der saugende Effekt der> Fallseite ist wirkungslos
Oder wenn der Luftdruck entsprechend niedrig ist. Der Dampfdruck Wasser
macht bei 30° etwa einen halben Meter aus, der Luftdruck in den Alpen
schon mehr.
Teo D. schrieb:> 10000lm.... Züchtest du Wasserpflanzen? ;)
Naja, je nachdem, wen Du fragst (und welche Pflanzen Du hast), bekommt
man Vorschläge von 10-40 lm/l. Wenn ich mit 20-30lm/l rechne, komme ich
beim 320er Becken auf 6400-9600lm. Und da die Beleuchtungsstärke
quadratisch zum Abstand abnimmt, gehe ich bei 50cm Wasserhöhe plus 40cm
Abstand von der Wasseroberfläche mal eher auf die sichere Seite.
Teo D. schrieb:> Also wirds eine 50W Wasserheizung... Und wie wiederum, willst du dieses> Kühlen
Ehrlich gesagt hoffe ich hier, daß 320 Liter mit 50W nicht in ein Extrem
gehen können. Aktuell habe ich einen 200W Heizer drin der das Becken auf
24-25°C hält. Heizphase ist ja nur zur Beleuchtungsphase; d.h. nachts
ist das Licht aus und das Becken kann etwas auskühlen. Kommt mir auch
natürlicher vor als konstant die gleiche Temperatur.
Amateur schrieb:> Ohne - kleine - Pumpe geht da nichts.
Pumpe wird es definitiv geben. Die soll hinter einem HMF sitzen und für
eine leichte Zirkulation sorgen. Nix mit 100000l/h.
Amateur schrieb:> 2. Wie sauber ist das System? Ist die Konstruktion nicht sehr groß -> Reinigung - so bekommst Du mit Schwebstoffen und ähnlichem Probleme.
Sauber sollte es sein, da so gut wie keine Schwebstoffe vorhanden sind.
Der HMF ist eher Ansaugschutz als Filter.
Walter T. schrieb:> Generell benötigt die Pumpe die Förderhöhe, um das U-Rohr einmal füllen> zu können.
Nicht wirklich, denn der nichtrauchende Aquarianer hat genug
Lungenleistung um das mit einem Schlauch zu erledigen ;)
Aquarianer schrieb:> Ehrlich gesagt hoffe ich hier, daß 320 Liter mit 50W nicht in ein Extrem> gehen können. Aktuell habe ich einen 200W Heizer drin der das Becken auf> 24-25°C hält.
Da dürfte 50W Dauerbeheizen definitiv zu viel sein, das 5-8fache schätz
ich. Beobachte halt mal, wie lang deine 200W Heizung pro Stunde so
läuft. Die werden hauptsächlich dazu gebraucht, das deine 320l von ~16°C
auf 25°C, keine drei Tage brauchen.
Aquarianer schrieb:> Heizphase ist ja nur zur Beleuchtungsphase; d.h. nachts> ist das Licht aus und das Becken kann etwas auskühlen. Kommt mir auch> natürlicher vor als konstant die gleiche Temperatur.
Ich glaube nicht, das solche Schwankungen natürlich sind. Dazu ist die
Wassermasse in der Natur viel zu groß und träge.
Teo D. schrieb:> Da dürfte 50W Dauerbeheizen definitiv zu viel sein, das 5-8fache schätz> ich.
Äh, vielleicht stehe ich auf dem Schlauch. 200W sind es aktuell, und Du
meinst ich brauche 250-400W?
Teo D. schrieb:> Ich glaube nicht, das solche Schwankungen natürlich sind. Dazu ist die> Wassermasse in der Natur viel zu groß und träge.
Ich kann den Heizstab ja drin lassen und damit eine Mindesttempertatur,
zB 20°C, halten.
A. S. schrieb:> L. H. schrieb:>> Demnach müßte ja auch der Luftdruck alleine, also ohne Pumpe, sagen wir>> mal bis zu 9m Höhe Wasser hochpumpen können.>> Tut er aber leider nicht.>> Doch, tut er. Unter den hier genannten Voraussetzungen, dass oben ein> Vakuum herrscht. Bzw herrschen würde, wenn die Wassersäule im U auf> beiden Seiten nach unten abgehen würde.
Oben wird evakuiert; d.h. evtl. oben im U-Bogen noch befindliche Luft
abgesaugt oder durch Pumpendruck herausgedrückt.
Wodurch sich dann im gesamten U-Rohr (incl. Becken) nur noch Wasser
befindet.
>> Wenn das U gefüllt ist, kann eine Pump mit Förderhöhe 0.5m im ugedrehten> U Wasser mehrere m hoch (<10) zirkulieren lassen.
Aber wirklich NICHT:
Eine analoge Konstellation liegt im Prinzip in jeder
Zentral-Heizungsanlage vor.
Kessel im Keller, Heizkörper in irgendwelchen Obergeschossen sowie
Umwälzpumpe(n) ebenfalls im Keller.
Und dem vorbeugend, bevor Du nun mit Argumenten daherkommst, daß es sich
dabei um ein "geschlossenes" System handelt, nehmen wir einfach mal die
ältere Variante an, als es noch keine Druckausdehnungs-Behälter gab, die
es erlaubten, "geschlossene" Heizungsanlagen zu bauen.
Früher war nämlich ÜBER der höchsten Stelle im U (= höchstgelegene(r)
Heizkörper) ein offenes Druckausdehnungs-Gefäß in Form eines offenen
Beckens eingebaut.
Die Nachteile davon liegen auf der Hand, sollen aber hier nicht das
Thema sein.
Fest steht, daß dabei in der Anlage (bei entlüfteten Heizkörpern und
Stillstand der Pumpe(n)) bei Bauhöhen UNTER 10m WS Atmosphärendruck
vorlag.
Sowie bei Bauhöhen >10m der entspr. WS-Druck.
Was glaubst Du denn eigentlich, warum Umwälz-Pumpenhersteller ihre
Pumpendrücke danach differenzieren, welche Höhen in den U von
Heizungsanlagen "überwunden" werden können müssen?
Geh am besten mit Deiner Vorstellung davon:
> Wenn das U gefüllt ist, kann eine Pump mit Förderhöhe 0.5m im ugedrehten> U Wasser mehrere m hoch (<10) zirkulieren lassen.
mal zu Grundfos oder Wilo.
Ich bin mir sehr sicher, daß sie Dir die "Füsse küssen" werden, wenn Du
das von Dir Behauptete auch unter Beweis stellen könntest. :D
Aquarianer schrieb:> L. H. schrieb:>> Ohne Pumpe wird erwärmtes Wasser oben im U stehen bleiben und>> keinesfalls irgendeinen Beitrag zur Umwälzung leisten können.>>>> Und mit Zwangsumwälzung per Pumpe (wo soll die denn eigentlich>> angeordnet sein?)>> Ich hoffe mal, das hier macht es etwas verständlicher (X=Pume, ^=LED):> _______> | ___ |> || ^ ^ ^ ||> || ||> || ||> ~~~||~~~~~~~||~~~> _|| ||_> X__| |__ ->
Die Erwärmung des Wassers (oben im U per ^ ^ ^) ist an sich ein
"Null-Summen-Spiel"!
Ohne Pumpe wird sie sich, wie bereits gesagt, auf beide Schenkel des U
gleichmäßig verteilen.
Und mit Pumpe (X) wirst Du das Wasser im Ausgangs-U-Schenkel entgegen
seiner Auftriebskraft (durch seine Erwärmung) "herunterdrücken" müssen
(bis zur Oberkante ->).
Du wirst folglich Deine Pumpenleistungsfähigkeit am besten etwas größer
ansetzen müssen als die zu überwindende Höhen-Distanz zwischen X und
Oberkante des U.
Weil Du nämlich die gesamte (partiell) erwärmte Wassersäule nach ->
verschieben können mußt.
Deine angedachte Lösung, per LED-Erwärmung des Wassers insgesamt
irgendeinen Vorteil erreichen zu können, scheint mir recht fragwürdig zu
sein. :)
Grüße
Die Pumpe muss eigentlich nur einmal die Höhe des Rohres überwinden bis
die Luft raus ist. Dann zieht die Fallende Seite. Die Pumpe muss dann im
Prinzip nur die Reibung im Rohr und ggf. den Füllstandsunterschied der
Becken überwinden.
Im Prinzip.
Doof wirds aber wenn entweder n Sprudelstein in der Nähe der Saugseite
ist und oder das Wasser oben im U stark erwärmt wird.
Im ersten Fall kommen Luftblasen hinein, die auf der fallenden Seite den
Sog mindern, im Zweiten fall gast Luft eben aus dem Wasser aus und gibt
auch Blasen, gleicher Effekt.
Also etwas Pumpleistung wird er schon brauchen.
Und Ja, ich hab sowas schon gemacht bzw. mach ich mit dem Probenschlauch
bei meinen Weinfässern tagtäglich. Schlauch oben rein, anziehen bis der
Wein im Schlauch bis unter Tankfüllhöhe gefüllt ist, dann Eimer bzw.
Glas drunter um den Wein aufzufangen.
Weingut P. schrieb:> Und Ja, ich hab sowas schon gemacht bzw. mach ich mit dem Probenschlauch> bei meinen Weinfässern tagtäglich. Schlauch oben rein, anziehen bis der> Wein im Schlauch bis unter Tankfüllhöhe gefüllt ist, dann Eimer bzw.> Glas drunter um den Wein aufzufangen.
Der Vergleich "hinkt auf beiden Beinen". :)
Grüße
Aquarianer schrieb:> Teo D. schrieb:>> Da dürfte 50W Dauerbeheizen definitiv zu viel sein, das 5-8fache schätz>> ich.>> Äh, vielleicht stehe ich auf dem Schlauch. 200W sind es aktuell, und Du> meinst ich brauche 250-400W?
Jup, etwas. Je nach dem, schätze ich mal, könnten 5-10W reichen.
Er hat wohl ein "um" vergessen.
Wenn das Aquarium z.B. bloß 30W abstrahlt, laufen die 200W entsprechend
selten getaktet. Ähnlich wie bei den kleinen "2000W"-Baumarktradiatoren,
die vielleicht die Hälfte abstrahlen können. Da würde auch ein
10000W-Heizstab nichts dran ändern (ok, sie würden schneller abbrennen.)
Rechnen wir es doch mal durch:
50Watt/(320L*55.5mol/L* (heat capacity water))= 3.76E-5 K/s
Bei 50% Einschaltdauer macht das 1.6K / d.
Ideale Isolierung vorausgesetzt.
