Luftstrom Ventilator

Opa_R · Anmeldungsdatum: 14.07.2024 Beiträge: 3

Hallo allerseits.

Ich besitze einen kleinen Ventilator bestehend aus einem Kunststoffzylinder von 10 cm Durchmesser. Darin befindet sich der Elektromotor und das Schaufelrad.
Dieser Ventilator fördert ordentlich viel Luft, wenn er frei im Raum steht.

1. Wenn ich an der Ausblaseöffnung des Ventilators ein Kunststoffrohr von ebenfalls 10 cm Durchmesser und 60 cm Länge anbringe, ist der Luftstrom durch das Rohr erheblich schwächer als bei dem frei im Raum stehenden Ventilator.
Wieso? - Das Rohr ist glatt, derselbe Durchmesser, keine Stauung, ...

2. Das Kunststoffrohr hat gleich neben dem Ventilator seitlich ein Loch (ca. 4 cm Durchmesser), welches ich zunächst mit Klebeband verschlossen hatte, damit seitlich keine Luft entweicht.
Und jetzt kommt die für mich völlig unverständliche Beobachtung:

Wenn ich dieses Loch öffne ...
... bläst Luft heraus (logisch)
... und der Luftstrom am Ende des Rohrs ist wesentlich stärker als mit geschlossenem Loch.

Ich verstehe es nicht:
Durch Öffnen des seitlichen Loches strömt mehr Luft durch/aus dem Rohr, obwohl ja ein Teil durch das Loch entweicht.
Umgekehrt: Das Abdichten des Loches führt zu einer deutlichen Abnahme der Luftströmung durch das Rohr.

Wie ist dieser Effekt zu erklären?

willyengland · Anmeldungsdatum: 01.05.2016 Beiträge: 726

Erklären kann man alles, nur, ob es stimmt, fragt man sich dann ...
Meine spontane Hypothese:
Ohne den Zylinder strömt einiges an Luft nicht nach vorne, sondern auch zu den Seiten weg.
Wird der Zylinder angebracht, kann die Luft nicht mehr zu den Seiten weg, sondern "quetscht" sich irgendwie an den Rändern des Zylinders entlang und bremst dadurch den gesamten Luftstrom.
Öffnest du ein seitliches Loch, kann diese Luft wieder raus und die restliche Luft kann ungehindert nach vorne strömen.

Schmuz · Gast

Wie wurde das denn gemessen?
Kann mir höchstens vorstellen das die Luft dann schneller ist aber die Menge sollte ja weniger sein.

Opa_R · Anmeldungsdatum: 14.07.2024 Beiträge: 3

"Gemessen" habe ich mit meinem Gesicht:
1. Der Ventilator ohne Rohr bläst mir sehr heftig ins Gesicht - unangenehm heftig.
2. Mit Rohr kommt aus selbigem ein eher laues Lüftchen - überhaupt kein Vergleich zu dem Sturm aus dem Ventilator allein.
3. Mit seitlichem Loch im Rohr kommt am Rohrende ein deutlich stärkerer Luftstrom heraus als bei geschlossenem Rohr - und das, obwohl auch aus dem seitlichen Loch Luft herausströmt.
Es bläst nicht so stark wie der Ventilator alleine, aber eben deutlich stärker als ohne Loch.

Dass das Rohr an sich in irgendeiner Weise den Luftstrom bremst, kann ich zur Not verstehen, obwohl der Durchmesser nicht kleiner ist als der Ventilator.
Aber dass das seitliche Loch zu einem deutlich fühlbar stärkeren Luftstrom aus dem Rohrende führt, ist mir bisher unbegreiflich.

Das ist der eigentliche Grund für diesen Post - ich begreife es bislang nicht.
Und ich schwöre: Dies ist alles kein Einbildung.

@Willyengland:
Die Hypothese ist (mindestens zum Teil) plausibel:
Sicherlich bläst der Ventilator ohne das Rohr einen Teil der Luft auch seitlich weg.
Durch das Rohr wird die gesamte geförderte Luft in selbiges gezwungen.
Dadurch entsteht im Rohr ein Überdruck, der dem Luftstrom aus dem Ventilator entgegenwirkt und ihn bremst. Durch das seitliche Loch kann ein Teil des Überdrucks entweichen und infolgedessen strömt mehr Luft durch das Rohr.
Sollte das die Lösung sein?
Ich empfinde es irgendwie intuitiv schwer verständlich: Ich lasse Luft seitlich aus dem Rohr entweichen, damit mehr Luft am Ende herauskommt. - ? ? ? - Aber offenbar ist dies der Fall.

(Ich persönlich habe so meine Probleme, Strömungsdynamik intuitiv zu verstehen. Es fängt schon an mit dem berühmten Versuch mit den zwei Blättern Papier und dem Dazwischen-Blasen: Sie gehen eben nicht auseinander - Bernoulli lässt grüßen.)

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5923 Wohnort: jwd

Gegeben:
P_V = Leistung des Ventilators
V = Volumenstrom
A = Querschnittsfläche Rohr
a = Querschnittssfläche Bohrung

Delta P = Druckdifferenz Innendruck p_R-Luftdruck p_L
v_V = Austrittsgeschwindigkeit Ventilator ohne Rohr
v_R = Austrittsgeschwindigkeit Rohr
V_R = Volumenstrom Rohr nach der Bohrung
v_a = Austrittsgeschwindigkeit Bohrung
V_a = Volumenstrom Bohrung
P_R = Leistung nach der Bohrung

zu 1)Dass die Luftgeschwindigkeit aus dem Rohr geringer ist als beim Ventilator ohne Rohr liegt, abgesehen von Reibungsverlusten, daran, dass neben der kinetischen Leistung zusätzlich Druckleistung im Rohr aufgebracht werden muss.

P_V = P_Druck + P_kin

zu 2) Bestimmung Leckverlust V_a durch Bohrung (Bernoulli)

Volumenstrom nach der Bohrung:

Leistungsverlust P_a durch Leckverlust

Leistung nach der Bohrung

Morgen geht's weiter.