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Luftdurchsatz doppelter LüfterHallo, ich habe in einem Gerät einen 120er Lüfter mit 38mm Dicke, laut Datenblatt liefert er 160qm/h. Er ist mit 1,5A bei 12V nicht sehr sparsam. Ich wollte ihn durch zwei mit 25mm Dicke ersetzen, in der Dicke sind sie mit weniger Leistung zu bekommen. Ca. 3-5W, schaffen aber nur 90qm/h. Kennt jemand eine Berechnung des Summenluftstrom, wenn beide aufeinander geschraubt sind? Geht das eigentlich so einfach, wie ich mir das denke? Hardy :
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Gast
#8025979
Die Druckdifferenz halbiert sich. Ohne Kennlinie der Lüfter kann man nur grob schätzen. P.S.: qm = Quadratmeter Vieles hat in der Technik quadratische oder noch extremere Auswirkungen, je nach Wusch mit negativer Auswirkung. Identische Ventilatoren zu stapeln ist eine nur in der Lagerhaltung sinnvoll, im Betrieb nicht.
Gast
#8025986
Ach wo. Ohne Experte für Strömungsdynamik zu sein, kann man sich bildlich vorstellen, daß der zweite Lüfter nicht mehr so viel bringt. Denn de erste bringt die Luft ja schon etwas in Rotation, die Schaufeln des zweiten können sich nicht mehr genauso in die Luft "fressen", da diese nicht stillsteht bzw. langsam in den Lüfter hineinströmt, sondern schon mit einer gewissen Geschwindigkeit in derselben Richtung wie die Lüfterschaufel rotiert. In Zahlen fassen kann ich das natürlich nicht. Zweitens denke ich, daß die Volumenstrom-Angaben freiblasend sind. Das Argument der halben Druckdifferenz - zunächst einleuchtend - zählt also irgendwie doch nicht. Zumindest nicht, wenn man einfach die Volumenstrom-Angaben vergleicht. Es mag sein, daß der reale Volumenstrom im Einbaufall je nach Druckdifferenz auf niedrigere Werte einbricht - und daß dann der Fall zweier Lüfter etwas besser ist. Aber auch hier sind Zahlen schwierig. Ein bißchen wie das Herumjonglieren mit der Leistung von doppelstöckigen oder einfachen Peltierelementen, mit dem Unterschied, daß man dort den Wärmestrom besser messen kann.
Gast
#8026007
Du musst die Kennlinien von Pumpe und Anlage kennen. https://www.sbz-monteur.de/heizung/parallel-und-reihenschaltung Zudem kommt der Dralleffekt dazu.
Im Optimalfall findest du gegenläufige Lüfter. Da kannst du ca 30% effizienter werden.
Wenn man den Volumenstrom erhöhen will, schaltet man Lüfter parallel, wenn man bei gegebenem Volumenstrom den Druck erhöhen will, schaltet man sie hintereinander.
Aus diesem Grunde gibt es dafür ein Rohrstück von rund 15cm Länge, das innen drin große gebogene Lamellen hat um die Rotation wieder heraus zu nehmen. Die andere Variante ist, dass der zweite Lüfter in Gegenrichtung rotiert. Wie Reiner schon schrieb, dient das nur zur Druckerhöhung und nicht zu Volumenvergrößerung. Wenn allerdings Dein Gerät den Luftstrom so bremst, dass von den 160 m³/h tatsächlich nur 50 m³/h durchkommen, dann würde das etwas bringen. Um das herauszufinden müßtest Du mit einem Luftdrucksensor den Druck vor und nach dem Lüfter messen. D.h. ein bis zwei Euro für sowas opfern: BMP180 Digitaler Luftdruck Sensor/Modul I2C für Arduino https://www.christians-shop.de/BMP180-Digitaler-Luftdruck-Sensor-Modul-I2C-fuer-Arduino Ohne irgendwelche Begriffe zu kennen (Dralleffekt?) hätte ich spontan gesagt das kann nicht funktionieren, Lüfter sollte man immer für sich allein stehen lassen. Auf keinen Fall würde ich welche direkt aufeinander setzen, und selbst mit einigem Abstand in der Röhre wäre ich nicht drauf gekommen dass das irgendwas bringt. Die Idee mit gegenläufiger Rotationsrichtung leuchtet ein, aber auch da würde ich einen Abstand vorsehen. Man kann sich ersatzweise die Verdichterstufe einer Turbine anschauen. Falls, und nur falls, man dort bei den einzelnen Unterstufen gleiche Durchmesser und Blattsteigungen findet, kann man davon ausgehen, dass zwei identische Lüfter hintereinander sinnvoll sind. https://de.wikipedia.org/wiki/Turbokompressor#/media/Datei:Axialkompressor.jpg Das Thema Leitschaufeln lass ich mal aus, um nicht zu überfordern.
Das wäre dann das bereits erwähnte Lamellenrohrstück?
Ja, das ich hatte ich damit gemeint und den Fachbegriff ausgelassen:
Ja, so in etwa. Ohne sich am Begriff selbst aufzuhängen. Es gibt ganz wenige Propellerflugzeuge mit Doppelpropeller (zwei direkt hintereinander). Die laufen dann aber gegenläufig um den Drall des ersten Propellerkreises auszunützen. Die Anordnung macht man aber ungern wegen der Mechanik. Effektiv scheinen sie aber zu sein. Idealerweise hebt der zweite Propellerkreis den Drall des Ersten komplett auf. Hat ja schon jemand so beschrieben: Bei gleichläufigen Propellern/Ventilatoren erzeugt der Erste einen Drall. Der Zeite arbeitet dann in der dralligen :-) Luft die sich an die Blattsteigung des Zweiten angenähert hat. Der Zweite müsste zum Ausgleich also eine höhere Steigung haben. E-Techniker kommen mit Vektoren i.A. gut zurecht. Das ist auch hier anwendbar. Aufgabenstellung:
Richtig? Warum sollen dann 2 Lüfter weniger Leistung aufnehmen als nur 1 Lüfter? Eher umgekehrt. Größere Lüfter haben eher einen besseren Wirkungsrad (wir reden von ~25%). zu viel Fragezeichen.
Hubschrauber mit Doppelrotor gibt es dagegen schon (koaxial z.B. von Kamow, Tandem von Boeing-Vertol, Piasecki u.a.). Mechanisch spart man den Heckrotor. Statt der Dicke ist die Druckerhöhung die zweite wichtige Kennzahl neben dem Volumenstrom. Beides sind keine festen Werte, sondern über eine Kennlinie verknüpft. Je nach Arbeitspunkt stellt sich auch eine unterschiedliche Stromaufnahme ein. Weil das für die meisten Anwender zu kompliziert ist, wird in Katalogen oft nur ein Arbeitspunkt angegeben, oder gerne auch mal der max. Volumenstrom und der maximale Druck, obwohl die eben nie gleichzeitig auftreten.
Gast
#8026086
Mit dem Durchsatz und den Maßen sind um die 4W üblich. Das muss ja ein extremer Verschwender sein.
Dagegen schon? Doppelrotor in Tandemanordnung ist was völlig anderes. Die Mechanik von Koaxialrotoren ist übel (als prominentes Beispiel die Kamov Ka 52). Zwei Taumelscheiben sind da anzusteuern. Nicht nur eine kollektive Blattverstellung sondern auch eine zyklische. Tatsächlich gibt es nur (?) die Kamovs die einen koaxialen Rotor haben, ausser paar Prototypen. Irnkwie gibts glaub ich aktuell einen Prototypen aus USA. Aber keine Serienfertigung. Ich lass mich aber gerne korrigieren. Die Piasekis haben zwei Rotoren die aber seitlich angeordnet sind, also nichts hiermit zu tun haben da nicht koaxial. Die Flettner Fl 282 ist den mechanischen Problemen durch fast-koaxiale Rotoren aus dem Weg gegangen. Die zwei Rotorwellen bilden einen spitzen Winkel und die Blätter kämmen auf fast einem gemeinsamen Propellerkreis ineinander. Zwei leicht zueinander gekippte Kreise. Es gibt mit dem Prinzip einen kleineren Hubi aus USA, der Name fällt mir aber grad nicht ein. Prototypen gab es einige, in Serie hat es nahezu keiner geschafft.
😂 Sehr schön beschrieben. Außerdem müsste der Rotorlauf synchronisiert werden. Viel besser ist dann zwei Lüfter vorne und hinten und somit eine bessere Luftführung. Ob die zwei wirklich weniger Leistung in der Realität brauchen, ist sicher auch fraglich. :
Bearbeitet durch User
Nach den vielen Hinweisen hier - mein Dank an alle mit guten Hinweisen - wird es wirklich besser sein am Lufteintritt einen Lüfter zu setzen, dann kann die Luft das Gerät durchströmen und am Luftaustritt sitzt der 2. Lüfter. Hardy Ich habe hier im Forum schon ein Grundlage für die Temperatursteuerung gefunden (https://www.mikrocontroller.net/attachment/highlight/689480), wie komme ich hier auf den Beitrag zurück? Hier mal zwei Beispiele von 12V Lüftern: https://www.idealo.de/preisvergleich/ProductCategory/5155F1458656-1526724-106838170-106985462.html https://www.idealo.de/preisvergleich/OffersOfProduct/203709752_-t30-120-phanteks.html#datasheet Nur kosten die halt deutlich mehr als 2x 12V Lüfter mit 90m³/h, die als Angebot auch für unter 3 Euronen/Stück zu bekommen wären.
Kommt natürlich auch auf den Abstand zwischen den Lüftern an. Aber definitiv. Bei Kühl- und generell Lüftungsproblemen schon oft gemacht. Der Luftstrom wird gleichmäßiger und schneller. Bewährt hat sich am Eingang unten und am Ausgang etwas höher.
Das ändert leider nichts daran, dass der 2. Lüfter bewegte Luft ansaugt. Einziger Vorteil, wenn der 1. Lüfter durch Kühlrippen bläst, ist, dass die Luft drallfrei ist. Sozusagen Leitschaufeln. Also besser wird es, aber keinesfalls doppelt so gut. Die Milchmädchenrechnung 90 + 90 m^3 wird nicht aufgehen. Stark vereinfacht: Dreh eine Schraube mit dem Akkuschrauber rein. Es wird nicht schneller, wenn du die Schraube länger machst. Die Gewindesteigung ist der Blattanstellwinkel. Wird wohl nicht gehen wegen Bauraum, aber du müsstest die parallel (nebeneinander) montieren. Oder einfach etwas mehr hinlegen und nochmal bei EBM-Papst umschauen.
Gast
#8026134
es kommt also darauf an welchen gegendruck man hat, ist der Gegendruck quasi 0 bringt es gar nicht, ist er sehr hoch, kann es den Volumenstrom deutlich erhöhen.
Der Luftstrom summiert sich nicht. Man kann 2 Lüfter nebeneinander setzen um ungefähr den doppelten Luftstrom eines Lüfters zu haben. Die 38mm Tiefe und 1,2A sagen mir auch, dass der Lüfter einen gewissen Druck erzeugt. Das können die 5W beide nicht zusammen. Die Frage wäre was soll denn gekühlt werden? Wo muss die Luft durch? Lüfterexperimente sind ein Thema für sich.
Gast
#8026224
Ist so nicht korrekt, aus der zusammenschaltung ergibt sich eine neuen Kennlinie, in dem Diagramm zeichnet man die Kennlinie ein gegen die die Lüfter arbeiten, daraus ergibt sich der neue Arbeitspunkt. Welche Zusammenschaltung zu bevorzugen ist sieht man wenn den jweils den Arbeitspunkt betimmt. Da mein Post mit dem Link als nicht lesenswert erachtet wird, schätze ich das die thematik zumindest diese Forenmitglieder überfordert hat, statt mal nachzufragen ...
An Arroganz kaum zu überbieten. So wie du anderswo geschrieben hast, bist du quasi noch nicht fertig mit deinem Studium. Werde erstmal trocken hinter den Ohren. Du weißt nicht einmal was hier wer für eine Ausbildung hat. Ich finde das ziemlich frech. Ich glaube er bezieht sich auf diese Forumfunktion wo man Beiträge bewerten konnte. Bei manchen ist die noch nicht ausgeblendet.
Die Kennlinie der Kühlungsströmungswiderstände ist nunmal unbekannt, die die Lüfter überwinden müssen. Der Link mit dem prinzipiellen Verlauf der Kennlinien von Lüftern parallel oder in Serie, zeigt den Zusammenhang recht gut. Das passt auch zu den meisten Posts, die vorher waren. Nimmt man zwei PC-Lüfter mit Drehzahlüberwachung, kann man sehen, was passiert. Bei Reihenschaltung rotieren die schneller als bei Einzelbetrieb (oder parallel). Natürlich nicht doppelt so schnell. Aber die Luft wird durch die höhere Drehzahl auch schneller und der Druck erhöht sich. Jedenfalls ist die Kühlwirkung höher. Das kann man auch leicht testen. Aber lauter ist das Ganze auch. :P
Tandem ist die Parallelanordnung, koaxial die Serienanordnung.
Gast
#8026403
Es ist frech, korrekt Hinweise so runter zu machen
Gast
#8026405
Wenn das unbekannt ist, dann kan man keine Aussage treffen. Aber generell die Aussage, das sich der Luftducrhsatz nicht erhöht kann man nicht sagen, und wenn man die parallel schaltet, unabhängig davon ob es überhaupt in die Applikation passt, kann man eben auch nicht unbedingt sagen das es was bringt. Aber viele Posts hatten sich in meiner Wahrnehmung so schon festgelegt, das es keinen zusätzliche Durchsatz bringt, da wollte ich nur Anregen, das das so nicht zwingend sein muss.
Das ganze Thema hier ist ein stochern im Nebel. Aerodynamik ist nicht einfach Luft rein und Luft raus. Wenn man nicht wenigstens den Aufbau gesehen hat, kann man nicht wirklich etwas dazu sagen. Und egal was die Ingenieure rechnen, das sieht in der Praxis immer anders aus. Wir hatten mal einen Fall, da reichte die Kühlung an einem Gabelstapler nicht aus. Das wurde vom Werk zu einem damals schon älteren Kollegen zurück gegeben. Der war zwar der Mechanik-Gurru, aber Aerodynamik konnte er auch nicht. Ich habe mir das angesehen und der Kollege hatte dann die Verkleidung so geändert, wie ich es vorgeschlagen hatte. Wurde dann zur Serie. Ich bin kein Ingenieur und kann schon längst nicht mehr alle berechnen (zu lange her), aber ich sehe was zu tun ist. Erfahrung spielt da eine große Rolle. Man muss das erstmal sehen, um das zu beurteilen. :
Bearbeitet durch User
Voll korrekt. Sehen und anfassen sozusagen begreifen. :
Bearbeitet durch User
Dann fehlt da etwas in der Rechnung. Flugzeuge fliegen heutzutage auch vom "Reißbrett". Die Rechnung umfasst aber etwas mehr als "1+1" ;-) :
Bearbeitet durch User
Der Vergleich hinkt natürlich und hat eher einen polemischen Charakter, denn in diese "Reißbretter" sind 100 Jahre echte Erfahrungen aus der Luftfahrt eingeflossen. Meine Aussage bezog sich auf einzelne und neue Probleme. Und da sind die ingenieure, die noch keine Ausbildung in Aerodynamik haben und das Thema auch grundsätzlich nicht verstehen, definitiv nicht in der Lage das vom Schreibtisch aus zu erledigen. Der Ingenieur rechnet statt zu spekulieren. Anbei zwei Modelle zum „spielen“. Voraussetzungen:
Angehängte Dateien:
Und trotzdem standen schon öfter welche neben mir und ließen sich erklären warum ihre Lösung nicht funktioniert und wie es richtig geht.
Das Berechnen klappt nur, wenn die Daten alle vollstaendig und richtig vorliegen wuerden. Gitter, Kabel im Luftweg, Zu und Abluft muss um Biegungen, Nachbarluefter anderer Geraete klauen Luft, usw. und schon stimmt es nicht mehr.
Genau das ist es. Wenn ich ein Beispiel anbringen darf und hier handelt es sich um eine rein mechanische Sache: Wir hatten eine Zeit lang viele Treibgasfahrzeuge. Dort brach immer der Hubmagnethalter. Was der Ingenieur nicht wusste, denn das kann er von seinem Schreibtisch aus nicht sehen, dass bei vorgegebener Motordrehzahl die Schwinugungen maximal waren und der Hubmagnet (auch nicht so klein) schaffte es den Halter zum Brechen zu bringen. Das vor allem, wenn die Motorlager schon etwas länger in Betrieb waren und dazu das Schüttelverhalten beim Abstellen. All das muss man sehen, das entgeht bei der Berechnung sonst. Ich bin mir sicher, dass die Ingenieure das alles berechnen können und ich will, anders als das bei mir immer getan wird, deren Profession nicht in Frage stellen. Nachdem ich viermal den Halter gewechselt hatte, meinte der Kunde, ich solle doch meinen umgebauten Halter (aus Not, damit das Fahrzeug erstmal weiter laufen kann) drin lassen, der hätte jedesmal länger als die neuen Halter gehalten. Meine vorgeschlagenen Empfehlungen wurde auch so übernommen. Der Halter bekam ein zusätzliches Knotenblech und die Drehzahl wurde um 100 Umdrehungen pro Minute erhöht. Thema erledigt. Hier, so ist mindestens mein Gefühl, herrscht die Meinung, dass alle anderen sowieso keine Ahnung haben und wer nicht mindestens Ingenieur ist, darf erst gar nicht mitreden. Das finde ich schade, weil man gemeinsam meistens eher zum Ziel kommt. Ich könnte noch einige Beispiele (es gab etliche, aber sehr viel habe ich schon wieder vergessen, weil sie mir nicht so wichtig sind) nennen, wo ich selbst die Lösungen hatte und die Ingenieure aufmerksam zuhörten oder wenigstens nachdem all deren Maßnahmen nicht funktionierten.
Nicht alles kann jeder im Blick haben. Das vergessen die Meisten. Funktioniert das Zusammenspiel ist das gut fuer die Firma, weil das Kosten vermeiden hilft.
Ein Lüfter, bei dem sich das Vorzeichen des Drucks bei einem bestimmten Volumenstrom ändert, scheint irgendwie etwas weltfremd. Man kann natürlich alles beliebig vereinfachen, aber was ist die Aussage in Bezug auf ein zu lösendes Problem?
Dann hat die Schwingungsanalyse bei seinem Modell nicht stattgefunden. :
Bearbeitet durch User
Giovanni Battista Venturi war wohl auch schon immer weltfremd. Aber ich kenne auch nicht die Modellgrundlagen der Berechnung.
Na dann haben wohl die maßgeblichen Autoren der Strömungsmaschinen C. Pfleiderer, B. Eckert, E. Eck, W. Bohl richtig danebengegriffen.
Naiv gefragt: Was soll das "Aufeinanderschrauben" bringen? Wie soll sich da was addieren? Bei Flugzeugtriebwerken verringert sich mit jeder Stufe der Querschnitt. Dadurch wird dieselbe Luftmenge nur stärker beschleunigt, die Menge bleibt aber gleich. Ich habe allerdings auch keinerlei Ahnung von Strömungslehre.
Es erhöht sich halt der mögliche Druck. Zumindest wenn dazwischen geeignete Leitschaufeln sind oder die Lüfter gegenläufig drehen. Jetzt sind im Luftstrom vmtl. irgendwelche Strömungswiderstände und das mehr an Druck erhöht den Volumenstrom. Bestenfalls aber auf sqrt(2) = 141% bei doppeltem Druck. Der frei blasende Volumenstrom ändert sich dadurch nicht/kaum. Und gleichsinnig (und ohne Leitschaufeln) aufeinander montiert quirlt der zweite Lüfter die Luft nur weiter rum ohne überhaupt nennenswert was beizutragen. Aber der frei blasende Volumenstrom ist in der Praxis auch nicht relevant. Es gibt immer einen Strömungswiderstand und der reale Volumenstrom in der Anwendung ist unter Umständen erheblich niedriger. Der "stromfressende" 18W-Lüfter ist evtl. sogar effektiver als die vermeintlich sparsamen 3-5W-Lüfter. Bei gegebenem Querschnitt ist die doppelte Luftmenge auch doppelte Geschwindigkeit. Da braucht (freiblasend und idealisiert) der doppelte Durchsatz die 8-fache Leistung (doppelte Masse linear * doppelte Geschwindigkeit quadratisch > Leistung steigt mit dem Volumenstrom in der 3. Potenz). Evtl. reicht aber auch ein einzelner kleinerer Lüfter mit halbem Volumenstrom. Wenn ein Gerät z.B. im Keller mit max. 20°C steht statt spezifizierter max. 50°C Umgebungstemperatur. Oder man kann Staubfilter ausbauen weil das Gerät sehr saubere Zuluft hat. Oder das Gerät läuft immer nur kurz gegenüber vorhandenen (und den relevanten) Wärmekapazitäten, der Lüfter ist aber für Dauerbetrieb ausgelegt, ... Evtl. ist der verbaute Lüfter (bei Kleinserien) auch eigentlich zu groß aber war halt grade verfügbar und der nächstkleinere hat knapp nicht gereicht. Das ist dann halt ein ein thermisches Redesign unter eingeschränkten Umgebungsbedingungen.
Nur wenn sie nicht nach dem ersten Lüfter schon quasi synchron mit der Lüfterdrehzahl rumwirbelt. Worst case bringt der 2. Lüfter gar nichts.
Bei "aufeinandergeschraubten" Lüftern kann also maximal (b) der Fall sein.
Deswegen drehen die verschiedenen Stufen von (Strahl-) Triebwerken ja auch gegensinnig. Sogar schon bei der DO-X. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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