Ha ezen a csőrendszeren végighalad a víz, szükség van a motornak (M) erőt kifejteni? Ha igen, melyik esetben?

1.

Tehát ha eltekintünk minden fajta veszteségtől, vagyis ideális folyadékkal számolunk(a víz nem az) és figyelmen kívül hagyjuk az áramlási veszteséget(turbulens áramlás, leválás, kanyarokban is van veszteség, felületi érdesség miatt is van...) valamit a szűrőn belül is lamináris, és veszteségmentes az áramlás, akkor mindösszesen annyi energiát kell befektetni 1x ami felemeli a vizet a legmagasabb pontra, utána áramolna körbe körbe feltéve ha az akvárium tetejét is lezárod, ellenkező esetben a folyamat leáll(mivel a visszaáramló közeg nem hozna létre nyomáskülönbséget ami fenntartaná a folyamatot).

2. Valóságos eset:

Mint előbb láttuk rengeteg veszteségfajta ébred. Ezek közül azonban két nagyon jelentős van.

Az egyik a szűrő vesztesége.

Ezzel az a probléma, ha csökkented a szűrő nyomásesését(a belépő közeg nyomása-a kilépő közeg nyomása) akkor a szűrő teljesítménye le fog esni, vagyis nem lesz hatékony, mert a közeg ellenállás nélkül áthaladva nem adja le magából a szennyeződést. Szóval ezzel igazán nem tudsz mit kezdeni, alapból nem számolható, mivel az áramló keresztmetszet rettentő bonyolult, kísérletezni lehet.

A másik az áramlási veszteség. Ez abból adódik pl. hogy a kis keresztmetszet csövön hirtelen nagy keresztmetszetbe lépve a folyadék leválik, és oldalt örvények keletkeznek, amik örvényveszteségként jelentkeznek.

A képen átható, hogy az A1 felületen áthaladó folyadéknak van valamilyen, pl hetedfokú sebességprofilja, és A2-ben, ez a sebesség leesik, valamint ébred oldalt az egyenleten keresztmetszetek miatt veszteség. jelen esetre igaz a folytonosság tétel, egyszerűsített alakban A1*v1*ró=A2*v2*ró (tömegáram), jelen esetben ró kihúzható, mivel nem változik számottevően, vagyis térfogatáramok megegyeznek.

A veszteség navier stokes-ból számolható, na ja ember a talpán aki ebből kiszámolja, számítógépes szimulációhoz viszont jó, navier-ből megkapható az eredmény.

Persze veszteség nem csak akkor ébred ha ilyen durva változások vannak, van veszteség akkor is ha a cső egyenesen halad, vagy kanyarodik.

Persze egy kanyarodó csőnek, ami nem 90fokban törik, hanem szép ívesen változik, jóval kisebb az ellenállása, mint mikor a szűrőbe belépve a közeg laminárisból turbulnesre vált, vagy mikor a szűrőanyagon áthaladva ellenálásba ütközik.

Szóval bármilyen szépen is alakítod ki a csőrendszer, hogy a lehető legideálisabban menjen a közeg, maga a doboz alakú szűrő vesztesége akkora hogy észre sem fogod venni.

A másik nagy probléma, hogy ezek a szűrőmotorok aqváriumba mind igen egyszerű felépítésűek, és nem térfogatáram hanem nyomás továbbításúak.

A különbség a kettő közt jelentős. Az egyik, adott menyiségű közeget présel ki magán mindentől függetlenül. Ha nagy ellenállásba ütközik(pl. Szűrő), akkor is kipréseli magából, aminek hatására megnő a nyomás a csőben, és a szűrő előtt, de cserébe garantáltan pl. 1m^3/h lesz a szűrt közeg. (ilyen például egy fogaskerék szivattyú) Persze a valóságban ez sem tökéletes, vagy leég a motor, vagy elpattan a cső, valamit azért ezeknek is van nyomáshatáruk, amit létre tudnak hozni.

Míg a másik fajta egy adott nyomáskülönbséget hoz létre, aminek hatására valamekkora térfogat fog áramolni, pl. ha nem kötünk a szivattyú végére semmit akkor ez is hozza az 1m^3/h-át. De ha ráraksz valamit(pl egy szűrőt) akkor sz "szivattyú" nyomása nem fog növekedni, hanem kevesebb térfogatot fog átnyomni, vagyis elegendően nagy ellenállás esetén már nem nyom át semekkora vízmennyiséget. Ezt te is le tudod tesztelni, sőtmitöbb ki is tudod számolni, hogy mekkora nyomásra képes a szűrőd, rákötsz egy csövet, majd függőlegesen nyomatod vele a vizet, egy bizonyos magasság felett már nem tudja nyomni, vagyis megáll a csőben a víz p=ró(víz)*g*h ha 1 méterre tudja felnyomni, akkor pl p=1000*10*1= 10000Pa.

Persze gondolhatod, hogy minden akvárium szűrő ilyen.

Szum: Megpróbálhatod áramvonalassá tenni a rendszer, de a szűrő ellenállása akár nagyságrendekkel nagyobb lehet mint amit ki tudsz küszöbölni, szóval fölös.

Saját példa: 650liter/h szűrő átalakítva külső szűrővé minden idealistára törekedés nélkül(5L-es tartállyal) 350liter/h-ra esett vissza.

Akvarista szemszögből egy tanács: Ezeknél a külső szűrőknél fontos, hogy a szűrő közeget ne bontsuk fél évig évig akár, cserébe kialakul egy "bioszféra" ennek viszont előfeltétele a szünet nélküli kis sebességű áramlás, vagyis nincs ki-be kapcsolgatás, akár 1 óra kiesés is méreganyag termelő baktériumok elszaporodásához vezethet, valamint legyen legalább 20-30x keresztmetszet, hogy az áramlási sebesség lecsökkenjen nem szeretik a jó bacik a gyors áramlás sem, ezért nem alakul ki egyensúly a belső szűrőkben.

Jó hosszú lettem hehe :D

ez lemaradt

[link]