Принципы работы строительных пылесосов

Ну как оно может стремиться к нулю? Разряжение в данной точке просто будет. И создаёт его двигатель. Насадками мы меняем его. Ноль разряжения это статика воздушного потока.

Это что за термин? Полезная? Полная? Мощность всасывания?

Не нужно быть учёным, чтобы понять, что любой вентилятор своими лопостями создаёт поток воздуха. Перемещает воздух. Создаёт разницу давлений на отдельных участках. Стало быть разница давлений и будет относительным разряжением. Абсолютным разряжением можно назвать только отрицательное давление. Создать его в едином объёме не получиться.
Поэтому включаем вентилятор. Создаём поток и начальное разряжение на конце патрубка всасывания (возможно ещё в отдельных неплотностях). Подносим к патрубку лист бумаги и он притягивается, увеличиваем силу всасывания перекрывая постепенно канал патрубка. Перекрыли полностью-потока нет. Тяги нет.
Если по вашему разряжение стремиться к нулю, что притягивает лист? Поток? Но ведь нет разряжения и это "0" тяги. Поток один не в силах пререместить лист. Нужна сила. Силу создаёт разряжение. Поток только несёт. И опять всё снова.

 

Статическое разряжение создается тогда, когда у нас есть аэродинамическое сопротивление воздушному потоку. Когда сопротивления нет, то и нет разряжения. Обратите внимание на то, что эпюра статических давлений, приведенная в предыдущем посте, начинается и заканчивается в точке 0. Соответственно, абсолютное статическое давление на входе и выходе из магистрали, у нас равняется атмосферному давление.

Верно, разность статических давлений создает двигатель - это прекрасно видно, на эпюре, приведенной в предыдущем посту. А при удалении от турбины у нас статическое давление/разряжение приходит к атмосферному давлению.

Если под "статика воздушного потока" подразумевается состояние, когда скорость потока равна нулю, то это не верно - см эпюры из предыдущего поста и формулы, которые в той статье указаны. Если под этим подразумевалось что-то другое, то я не понял тезиса.

Пылесос преобразует электрическую мощность (ток и напряжение) в мощность движение воздушных масс (разряжение и объемный расход), точно также, как электрический двигатель преобразует электрическую мощность в механическую (угловую скорость и момент). В стандарте IEC60312-1 этот термин называется "suction power" (мощность всасывания), в стандарте F 558 он называется "air power" и есть определение:

Оба документа приложены к одному из предыдущих посту.

Также, хочу приложить документ одного из производителей пылесосных мотор-вентиляторов: Ametek: Technical and Cross Reference Data (приложен к посту). Там есть следующее на эту тему:

Производители пылесосных мотор-вентиляторов обычно используют названия "air watts", "air power".

У вас описано другое состояние: вы полностью перекрыли воздушный поток и статическое разряжение по всей магистрали у нас стало константой. И это разряжение у нас не будет зависеть ни от используемых шлангов (их длины и сечения), ни от используемых фильтров и степени их загрязненности (лишь бы они хоть что-то пропускали), ни от других параметров, отвечающих за эффективность пылесоса. Разряжение, создаваемое в таких условиях, у нас зависит только от параметров мотор-вентилятора (его максимального разряжения). Этот трюк (измерять максимальное разряжение, при нулевой скорости потока) любят продавцы, в особенности, продающие контейнерные пылесосы (мультициклоны создают очень большее сопротивление потока, в результате, во время уборки у нас маленькая мощность всасывания, при большой потребляемой (маленькое КПД), но когда потока нет - это все не играет никакой роли). Как один из примеров подобных ничего не значащих тестов:

Или вот такой тест, который делают люди, не утруждающие себя хотя бы прочесть, каким образом принято измерять производительность пылесосов - деньги за статью получены, а остальное не важно.

Аналогия из гидродинамики. У нас есть водопровод. Мы в него врезались двумя трубами - пол дюйма и два дюйма, одинаковой длины. Запас производительности водопровода у нас достаточный, и если мы откроем краны на обоих трубах, то из двух дюймовой трубы будет выходить больше воды в единицу времени, чем из пол дюймовой (так как ее гидродинамическое сопротивление больше). Но если мы воду на конце обоих труб перекроем, то давление что на одной, что на другой, будет одинаково - притом что на конце труб, что в начале, где они подключены к магистрали.

Не верно. Поток создает силу, равную:

Притом эта сила направлена в по течению потока (эта сила может вызвать движение частиц), а статическое давление действует на частицу со всех сторон одинаково и поэтому никакого движения вызвать не может. Я из Руководство по защите от пыли, уже приводил картинку:

Обратите внимание на вектора SP и VP в левой верхней части схемы.

В качестве примера, есть еще такая штука, как ротаметр - поплавковый расходомер. В основе его принципа действия лежит тот факт, что поток жидкости/газа, создает направленную силу (формулу, для расчета которой я привел), которая уравновешивается силой тяжести. Притом на работу прибора, естественно, не влияет статическое давление той части магистрали, где он установлен (естественно, пока оно ниже, допустимого для данного устройства, чтобы ротаметр банально не потек/разрушился).

И что самое забавное - это ведь так легко проверить, если вы, по какой-то причине, не хотите читать литературу по аэро/гидродинамики - достаточно собрать трубку Пито из подручных материалов и самому измерить полное, статическое и динамическое давление в трубе, где есть движение жидкости/газа. Также, можно легко измерить статическое давление на разных участках трубы, если, по какой-то причине нет доверия к эпюрам, которые встречаются в интернете и литературе.

Если до сюда кто-то дочитал: практическая ценность поста. Если вам где-то предлагают сравнить два пылесоса между собой путем затыкания им шланга рукой, шариком, листком бумаги и говорят - вот этот лучше того, потому как, рука сильней прилипает - знайте, вас просто разводят, пользуясь тем, что большинство людей не понимает как и за счет чего работает пылесос. Вам реально показывают отношение максимального разряжения, которое способна создать турбина пылесоса к площади того отверстия, которое перекрывается. Мощность всасывания пылесоса в этот момент равна 0 и вся электрическая мощность, которая подводиться к пылесосу, переходит в тепло. Это вам никак не поможет узнать, какой из пылесосов "сосет" лучше в реальных условиях.

 

@Dimonml, вот это выражение не совсем корректное:
Берем мотор-вентилятор и запускаем его вне корпуса пылесоса: создаваемая разность давлений (статических) на его патрубках практически равна нулю, расход воздуха близок к максимальному.

 

@Schegolev, я считаю свое выражение корректным, например, основываясь на следующем источнике: Эпюра распределения давлений простейшей вентиляционной сети при наличии потерь давления только на трение. Там, во первых, дано определение статического давления:

Затем там приведен рисунок (который в том или ином виде присутствует во множестве других учебников) эпюр давлений для простейшей вентиляционной сети, а именно вентилятор с двумя каналами:


Из которой явно следует, что на конце воздуховодов, подключенных к вентилятору, относительное статическое давление равно нулю (то есть, абсолютное статическое давление равно атмосферному). Когда мы включаем пылесосный мотор-вентилятор без каких либо присоединений, то есть, без источников аэродинамических сопротивлений, то статическое давление будет равно нулю, так как нет того, что создает аэродинамическое сопротивление.

Например, если мы имеем двигатель, который описывается зависимостью угловой скорости от момента на валу. Если двигатель запущен без нагрузки (холостой ход), то момент на валу будет равен нулю и выходная мощность двигателя будет нулевой. См, например, спецификации на мотор-вентиляторы от производителей. В качестве примера, Domel 463.3.601-3:


Видно, когда нагрузка на двигатель у нас ящик с отверстием с шайбой с внутренним диаметром 50мм (первая строчка в таблице), то давление внутри измерительного ящика (в районе всасывающего патрубка мотор-вентилятора) очень мало (всего 1,7 кПа). Если же запустить мотор-вентилятор без измерительного ящика вообще, то статическое давление на его патрубках будет равно атмосферному (относительное давление равно нулю) и выходная мощность будет равна нулю.

 

@Dimonml, Вы зря привели столько аргументов. Просто Вы говорите о разности, которой так и так нет, то есть, получается игра слов!) Статическое (атмосферное) давление так и так равно определенной величине. Он не создает разности давлений.

 

Спасибо, теперь вроде дошло.

 

@Dimonml, кстати, по внешнему виду, этот Domel очень сильно напоминает двигатель в моем старом убитом Miele.

 

Доброго дня! Занимаюсь изготовлением индивидуального гибридного транспорта и не только.
Пришла необходимость собрать хозяйственный пылесос без сбора мусора (выдув в атмосферу), в интернете ничего подобного не нашел. В голову пришла идея скрестить садовый пылесос-воздуходувку с гофрированным шлангом. С аэродинамикой знаком на уровне школьного кружка авиамоделизма и ракетостроения, прошу за не корректные вопросы сильно не пинать.
Планируемая длинна шланга 30-40м при диаметре 50мм, поглощаемый мусор Вы видите ежедневно в своих подъездах. Полноценных характеристик на пылесос-воздуходувку не нашел, звонил в сервис центры, ответили на уровне того, что написано по ссылке. Вопрос в том, что выйдет из этой затеи что то или у меня в голове заблуждение? К сравнению взял встраевыемые пылесосы, у них примерно такая же линия по протяженности при меньшей мощности, и мне фильтр на выходе не нужен, будет тот же мешок, который идет в комплекте.

 

В интернете на вашу Gardena ErgoJet 3000 я не нашел максимального разряжения в режиме пылесоса. По спецификациям следует (с учетом максимальной потребляемой мощности и максимального расхода) разряжение должно быть точно меньше, чем у пылесосов, но не известно на сколько. Посмотрел видео, по нему, на мой взгляд, в режиме выдува воздуходувка работает отлично, но в режиме всаса, во первых, там патрубок минимум 100мм, во вторых, она даже при таком патрубке совсем не активно собирает пыль. В результате чего, я считаю, что с длинными воздуховодами внутреннего сечения даже 100мм ее использовать будет слабовато, а с 50мм с вашей длиной ситуация будет еще хуже. Но тут я могу ошибаться. Порекомендовать что-то другое, что может через свою крыльчатку пропускать мусор, имеет большее рабочее разряжение, чтобы "продуть" ваш шланг я не могу.

Вам, чтобы по воздуховодам могли транспортироваться загрязнения, нужно держать скорость в них где-то от 20 м/с (15 м/с минимум). Если скорость будет меньше, то крупные частички просто будут оседать в шланге.

У встроенных пылесосов заметно больше разряжение: у них мощность расходуется больше на разряжение, а в вашей воздуходувке больше на расход.

Я тут кроме как попробовать ничего особо подсказать не могу. Например, я недавно замерял статическое разряжение в начале шланга 50мм 2.5м + 4.0м, который подключен к строительному пылесосу: оно было 3.6 кПа (это только шланг, если мы наденем какую либо уборочную насадку, то разряжение станет заметно больше). По идее, ваша воздуходувка должна давать большее разряжение (пальцем в небо, возможно около 10 кПа). Но у меня длина шлангов выходит в 5 раз меньше, чем требуется вам.

Если бы вы согласились на предварительную фильтрацию воздуха перед воздуховсасывающим агрегатом, то я бы вам предложил купить два пылесосных обводных мотор-вентилятора мощностью 1200w - 1600w, в местах, где торгуют всякими запчастями и подсоединить их параллельно. Такие мотор-вентиляторы используют в строительных пылесосах, в бытовых пылесосах, которые могут работать с водой: моющих или с аква фильтрами. Например, что-то из серии domel 467.3.*:

Но если на них пустить не отфильтрованный воздух, то мусор может налипнуть на крыльчатку, вызвав тем самым разбалансировку и у мотора накроются подшипники, с возможным последующим клином ротора из-за этого.

 

@ГАК_1961, согласен с коллегой, в подвержение, 3 момента:
- рассчитать будет проблемно;
- в свое время, хотел приобрести такую штуку себе, но, слегка для других целей, хотел собирать и измельчать траву, выполотые сорняки и так далее, для последующего быстрого формирования перегноя, поэтому, стал изучать вопрос, рыться в интернете.
Итог поисков был неутешителен: наконец-то нашел пару видео (одно польское, другое, по-моему, голландское) где эта воздуходувка еле-еле собирала сухие листья, какие там сорняки. Для меня, тема была закрыта;
- как пример, мои эксперименты с болгаркой и шлифмашиной результата не дали, зато дали опыт и результаты для размышлений.

 

Мне интересно, на основании чего вы так уверенно говорите про то, что собирать мусор с двухметрового круга не выйдет? Вы это могли как-то испытать в реальности?

Как я писал в своем сообщении, которое вы процитировали, у нас скорость воздуха зафиксирована. В пылесосах скорости воздуха идут от 20 м/с (при меньшей скорости воздуха что-то ловить не выйдет, см стандарт на строительные пылесоса). Объемный расход в отверстии диаметром 2 метра и скоростью воздуха в нем 20 м/с будет: (3.14 * 2м * 2м / 4) * 20 м/с = 3.14 м² * 20 м/с = 62.8 м³/с = 226080 м³/ч. Где вы взяли установку с такой производительностью?

Я же в своем тезисе опираюсь на аэродинамику, а именно на то, по каким законом уменьшается скорость воздуха при всасывании, в зависимости от удаления от всасывающего отверстия:

Источник.

Спасибо, я не верно написал и слово "струя" тут не применима.

И это гидравлическое сопротивление, среди прочего, очень сильно зависит от диаметра. Притом, сильней, чем от длины шланга

Я немного другое имел в виду. Ровно в тот момент, когда мы инструмент подключили к пылесосу, у нас все возможные гидравлические сопротивления в системе уже присутствуют. И в этой ситуации, производительность пылесоса, можно описать только одной величиной: объемным расходом, который он в данном случае нам обеспечивает. Чем выше объемный расход, тем выше скорость во всех воздуховсасывающий участках, тем больше сила, которая действует на загрязнения и тем с большей вероятностью загрязнение окажется внутри пылесоса, а не в объеме помещения.

 

В реальности нет, мне достаточно мысленного эксперимента. При использовании трубы диаметром 2 метра нужен очень большой "пылесос" для того, чтобы обеспечить нужную скорость потока) Но Вы про фиксировании скорости потока говорите впрочем. А я - нет. Разногласия от разночтения)

Там на "выходе" из инструмента если и будет уменьшение, то длиной в неск. см. Это минимально увеличит общее гидросопротивление системы.

 

Но фиксированная скорость, в моей цитате, на которую вы стали отвечать, была

У нас кроме длины есть еще сечение. Например, замер статического давления у основания шланга (20.6 °C, 44% влажности):

• Шланг 50мм 6.5м + 39мм 3.5м - 6.8 кПа;
• Шланг 50мм 6.5м + 39мм 3.5м + щелевая насадка керхер DN40 - 9.9 кПа;
  
• Шланг 50мм 6.5м + 39мм 3.5м + маленькая эксцентриковая шлифмашинка фестул ротекс 90 - 14.3 кПа.

То есть, не смотря на то, что на конце шланга одевается что-то с длиной несколько сантиметров, оно значительным образом увеличивает гидравлическое сопротивление системы. И это объясняется тем, что это самое гидравлическое сопротивление от длины зависит всего лишь линейно, а от диаметра в высокой степени. Например, если зафиксировать объемной расход, то зависимость будет от пятой степени диаметра!

 

Примерно, я так и предполагал, что нужны эксперименты, пообщался с взрослыми мужиками, конструкторами воздуходувок, они в один голос заявили, что прощитать то, что творится в шлангах пылесоса можно с небольшой вероятностью. Так и сказали, бери, пробуй.
Раз воздуходувка больше расчитана на выдув, то В мыслях, подсоеденить шланг на выдув, заявленная скорость потока 310км/ч, 86 м/с, может так продует 40м?

 

Это ничего не изменит

Я буквально парой постов ранее приводил картинку:


Она показывает разницу, между динамикой воздушной струи на выдув и всаса: на выдув, у нас падение скорости воздуха происходит относительно медленно, поэтому он такой эффективный, а на всас у нас скорость воздуха уменьшается с отдалением от всасывающего отверстия очень-очень быстро.

То есть, воздуходувка на выдув работает хорошо не по тому, что она там обеспечивает большую скорость воздушного потока (при условии, что проходное сечение будет тем же самым), а по тому, что сам по себе выдув менее требователен к скорости.

Все же еще раз порекомендую рассмотреть вариант с применением 2х пылесосных обводных (с отдельным контуром охлаждения) мотор-вентиляторов с некоторой фильтрацией воздуха перед ними, как это делается в упомянутых вами встроенных пылесосах. Единственную задачу, которую вам тогда придется решать экспериментально будет как подключить мотор-вентиляторы: последовательно (максимальное разряжение увеличите в 1.6 раза) или параллельно (увеличите в два раза максимальный объемный расход). Есть модели встроенных пылесосов, которые позволяют уже на месте выбрать последовательное или параллельное подключение мотор-вентиляторов, так как лучший вариант зависит от конфигурации сети воздушных каналов.