Koldioxid och Prandtls lager

Nej tusan, nu måste vi spåna lite igen :)

Håller på med lite experimenterande med vattencirkulationer i växtburken:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewlink.php?id=158

Jag kör alltså f.n. med nästan stillastående ytvatten och ganska kraftig cirkulation i botten-/mitt regionen. Mina pH-plottar har ändrat karaktär tämligen kraftigt och jag misstänker (om än svagt) att jag har haft lite fenomen a'la Prandtl's gränslager modell heavy :o med tidigare setup som hade ganska svag cirkulation i hela karet. Här är en dagsfärsk plott hur det ser ut nu: http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=334

Notera att jag startade cirkulationen ca. klockan 21:00 vilket fick pH:t att rasa (= blandning av CO2-berikat med icke berikat vatten kanske??). Från klockan 11 idag har min nuvarande bubbeltakt inte räckt till för att hålla konsumtionen i schack (magnetventilen är öppen hela tiden och pH:t stiger konstant) ?!? Växtbubblet är i skrivande stund vackrare än någonsin vilket borde tyda på att min tillförda CO2 tas upp bättre av växterna än tidigare?!?

Vad tror vi, är det gränslagret och näringarnas diffundering som påverkar i så hög grad eller är jag ute och färdas på cykel igen? Kan man överhuvud taget påverka tjockleken på lagret med cirkulationen?

Hej!

En liten snabb tanke är att växterna får bättre tag i alla näringsämnena om dom får cirkulation, men det kostar lite mer co2.

Urban

[QUOTE=urbanandersson]Hej!

En liten snabb tanke är att växterna får bättre tag i alla näringsämnena om dom får cirkulation, men det kostar lite mer co2.

Urban[/QUOTE]Hur menar du att det "kostar" mer CO2? Passerar det mer kring bladen som senare utjämnas i luften via ytskiktet, eller att det tas upp mer av växterna?

Hej!

Växterna konsumerar ju som bekant en del gödning, tex nitrat och co2 mm. Om våra växter ska hinna suga upp dom mängder som vi häller i vattnet, ibland fulldos på två dagar och det är åtskilliga ml kemikalier, så måste vattnet strömma förbi. Står det still så lakar växterna snabbt ut vattnet närmast bladen, och det kan ju vara riktiga snårskogar ibland.

"Hur menar du att det "kostar" mer CO2? Passerar det mer kring bladen som senare utjämnas i luften via ytskiktet, eller att det tas upp mer av växterna?"

Både och. eftersom det växterna fotosynterar mer så förbrukar dom mer även av co2, men det spills även ut mer i atmosfären pga den ökande cirkulationen. Men det är det pris du får betala, en fyllning extra för gladare växter.

Jag bara spånar och spekulerar, men det är ju en synvinkel.

Urban

Hej!

Har du LITE cirkulation så riskerar du även att drabbas av mätfel om proben inte får vatten som representerar karets medelvärde. du borde ha proben inne i den värsta snårskogen av växter så du ser vad dom sämsta verkligen får.

Urban

Hej!

vad är Prandtls lager ?

Jag misstänker att det är skiktning pga olika vätskors temperatur eller sammansättning kanske pga specifik vikt.

Jag är inte så säker på att vi har så mycket sånt i våra kar. Vi ser ju trots allt till att ha en vettig filtrering och cirkulerar allt vatten åtminstone varje halvtimme.

Det räcker med en liten pump för att förstöra skiktning har jag märkt när jag har byggt accumulatortank till min panna, men det är kanske inte att jämföra med våra kar.

Urban

en liten teori till om varför det går åt mer koldioxid vid ökad cirkulation:

om växterna växer mer blir det mer syrebubblor som tar längre tid på sig upp pga cirkulationen och därför kommer mer försvinna ut via bubblorna...

jag har ingen aning om hur stor del som kan försvinna på detta sätt, men vid rikligt bubbel gissar jag att det kan bli märkbart.

Det är nog helt rätt att ha lite mer cirkulation i akvariet. Men några direkta lager tror jag inte det bildas i akvariet.

vad är Prandtls lager ?

http://www.hjortgatanszoo.se/main/default/default.cfm?navID=203

en liten teori till om varför det går åt mer koldioxid vid ökad cirkulation:

om växterna växer mer blir det mer syrebubblor som tar längre tid på sig upp pga cirkulationen och därför kommer mer försvinna ut via bubblorna...

Uj, det där hängde jag inte med på... [:-100]

Det är nog helt rätt att ha lite mer cirkulation i akvariet.

Det tror jag också.

[QUOTE=BluesBoy]

en liten teori till om varför det går åt mer koldioxid vid ökad cirkulation:

om växterna växer mer blir det mer syrebubblor som tar längre tid på sig upp pga cirkulationen och därför kommer mer försvinna ut via bubblorna...

Uj, det där hängde jag inte med på... [:-100]
[/QUOTE]

det var lite rörigt... ska försöka förklara min teori lite utförligare nu:

vid låg cirkulation blir prandt-lagrena runt bladen tjockare vilket gör att växten får svårare att tillgodogöra sig koldioxiden vilket i sin tur ger lägre syreproduktion.

den lägre cirkulationen gör också att de syrebubblor som bildas stiger rakt upp och altså tillbringar förhållandevis kort tid under ytan.

vid kraftigare cirkulation får man däremot fler syrebubblor som kommer virvla runt mer och därför ta mer tid på sig innan dom når ytan.

fler bubblor som tar längre tid på sig borde fungera som genomluftning. dvs att koldioxiden löser sig i syrebubblorna och följer med ut i luften.

hoppas jag lyckades förklara bättre nu.

Prandtls lager = gränsskiktet som uppstår när en ström passerar ett fast objekt, tex en vägg. Innerst vid väggen är hastigheten noll, sedan ökar det på ut från väggen.

En vanlig definition av tjockleken på ett gränsskikt är avståndet från det fasta objektet till där strömhastigheten är 99% av hastigheten långt ute. Så hastigheten är absolut inte noll genom hela gränsskiktet (som man kan få intryck av på Hjortgatans). Se fig. 2:http://www.vok.lth.se/~ht/COURSES/MMV/mmv021/Sem-2001/Prandtl.pdf

vid låg cirkulation blir prandt-lagrena runt bladen tjockare vilket gör att växten får svårare att tillgodogöra sig koldioxiden vilket i sin tur ger lägre syreproduktion.

Så det är så alltså?
Jag minns nu en diskussion vi hade för ett år sedan där pupfish påstår att det krävs ett turbulent flöde för att få ett tunnare lager/skikt:
http://www.zoopet.com/forum/showthread.php?t=61499 (#10)

[QUOTE=BluesBoy]Så det är så alltså?[/QUOTE]
kanske, det är bara en teori. men en som jag tycker den låter logisk.
det borde ju iaf bli ett lager runt växten med lägre koldioxidhalt, ju större omrörning desto tunnare borde det ju bli, oavsett om det är det som är pradtl-lagret eller inte.

[:-5] Skit oxå. Jag har ju själv länkt till referens i ämnet *suck*
http://www.zoopet.com/forum/showthread.php?t=70070

Tur det är sommar och semester snart. Hängmattan är riggad :D

Hej!

"det borde ju iaf bli ett lager runt växten med lägre koldioxidhalt, ju större omrörning desto tunnare borde det ju bli"

Inte bara koldioxidfattigt utan också fattigt på all annan näring.

Urban

Nej, jag vet i tusan om det blev så bra det här [:O]
Jag har ju tydligt sett att det går åt mer CO2 med mer cirkulation (nu pratar vi alltså inte ytcirkulation). Om största delen av denna ökning går till växterna - fine, kör på det då. Men nu börjar jag tvivla.

Har precis gjort ett kompletterande test där jag jämför hur mycket CO2 jag måste trycka ner i karet på natten (ingen fotosyntes) för att hålla mitt pH-värde stabilt kring setpoint. Så här ser det ut när jag kör med min normala setup som innebär svag till måttlig cirkulation mätt från 22:00 till 08:30:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=338

...och så här med lite kraftigare cirkulation:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=339

Jag har dessutom under en veckas tid loggat hur många timmar min magnetventil måste vara öppen per dygn för att hålla pH:t stabilt. Det har pendlat mellan 8.07-10.2 h med min normala setup.

Med kraftigare cirkulation får jag 7.1 h mellan 22:00 och 08:30. D.v.s en dramatisk ökning utan att växterna har kört igång. Notera även att jag har fått höja bubbeltakten för att över huvut taget kunna hålla setpoint under den ljusa tiden.

Nu ställer man sig väl frågan: - Hur mycket har jag ökat cirkulationen då?
Ja, svårt att säga. Jag har ingen möjlighet att mäta flöde men skulle gissa att jag omsätter hela vattenvolymen två gånger i timman. Det är placerat typ. så här där CO2 berikat vatten sugs in i botten och pumpas diagonalt ned mot bottenregionen av min växtmassa:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=337

Växterna står och "vajar" lite fram och åter annars ser man inget speciellt. Hade jag inte mätt skulle jag inte ha reagerat om man bara tittar på karet?!? Hm!

Bluesboy: Jag har läst tråden några gånger. Speciellt ditt senaste inlägg. Har det blivit någon förbättring igentligen. Problemet var väl inne i växtmassan? Har du någon logg med proben mitt i växtmassan?

mvh
Peter

[QUOTE=Peter_F]Har det blivit någon förbättring igentligen. Problemet var väl inne i växtmassan? [/QUOTE] Njae, problem och problem. Jag ville se om jag kunde tillföra mer CO2 till växterna genom att öka cirkulationen kring desamma. Efter första dagen (ljusa perioden) såg det riktigt bra ut med växtbubbel vilket skulle kunna indikera att näringsämnen inkl. CO2 diffunderade i högre takt in i växten.
Växtbubblet har sedan dess avtagit till mer "normal" intensitet. Efter min senaste mätning där det mesta av all extra tillförd CO2 verkar gå ur karet överväger jag att gå tillbaka till gamla setup:en och vara nöjd med det. Det har ju fungerat bra men jag ville bara testa lite.

Eftersom det är svårt att beskriva hur stor cirkulationen ser ut tog jag en videosnutt på burken: http://193.12.137.241/bluesboy/movies/movies.php
Utblåset är riktat så det cirkulerar genom mitt täta buskage (nerifrån och upp) vilket man ser på att de låga växterna träffas först och vajar därmed mer än övriga.

Aha =)

Urdrag från PDF:en BluesBoy hittade för ett bra tag sen. Jättecool thesis som tar upp en massa knorrigt som Barr brukar snacka om.

"Flowing water increases DIC uptake by reducing the boundary layer thickness (or diffusion resistance).
Increasing water velocity from 0.03 to 0.46 cm s-1 reduces boundary layer thickness from 9.1 to 2.3 mm (Losse and Wetzel 1993). Even the thinnest layer is thicker than the submerged leaf of < 1mm (Losse and Wetzel 1993). Increasing water velocity, and
thereby reducing boundary layer thickness, gives a corresponding increase in net
photosynthetic productivity (Chambers, et al. 1991; Madsen, et al. 1993). However, there is a limit to how much water velocity can increase and still give a net increase in
photosynthetic productivity.
Generally in water velocities greater than 1 cm s-1 net photosynthesis is reduced rather than increased (Chambers, et al. 1991; Madsen, et al. 1993)."

Så visst existerar Prandtl-lagret och smartare cirkulation som för upp CO2 in under bladen där stomatan sitter lär innebära betydligt bättre CO2-upptag (vilket borde göra att pH.t blir svårare att hålla nere).

Hej!

Bluesboy:
"Jag har ju tydligt sett att det går åt mer CO2 med mer cirkulation (nu pratar vi alltså inte ytcirkulation). "

Är det inte omöjligt att fixa mer bottencirkulation utan att få mer ytcirkulation. Vatten blandar ju sig.

Urban

[QUOTE=defdac]Så visst existerar Prandtl-lagret och smartare cirkulation som för upp CO2 in under bladen där stomatan sitter lär innebära betydligt bättre CO2-upptag (vilket borde göra att pH.t blir svårare att hålla nere).[/QUOTE]Ja, det gäller väl bara att hitta en break-even-point där cirkulationen gör mer nytta än "skada".

Nu har jag riggat om setup:en så innefiltret matar reaktorn med vatten och powerhead:et går på ljusrampernas timer så den extra cirkulationen bara är på på dagen.

[QUOTE=urbanandersson]Är det inte omöjligt att fixa mer bottencirkulation utan att få mer ytcirkulation. Vatten blandar ju sig.[/QUOTE]Jag avsåg testet med "ytskvalpet":
http://193.12.137.241/bluesboy/movies/Ytcirkulation.WMV

Att gränsskiktet blir tjockare än avståndet från bladets kant verkar oerhört konstigt. Möjligens har de ngn bio-definition av tjockleken på gränsskiktet. Jag hittade abstract åtminstone (referensen är fel, inte Losse men Losee):

"4. The mean within-bed flow rate was 0.07 cm s-1 and individual experiment means ranged from 0.03 to 0.46 cm s-1. These flow rates resulted in estimates of laminar flow boundary layer thickness, 1 mm from the leading edge of the leaf, ranging from 9.1 to 2.3 mm. These estimates are much larger than submersed macrophyte leaf thicknesses themselves (< 1 mm)."

En kul site för de som gillar Java (defdac) och gränsskikt (BluesBoy) http://www.engapplets.vt.edu/fluids/bls2/
Prova tex ILBLI.

Viscosity (ungefär) 1e-6
Free stream velocity 0.005
Reference length 0.001
y-step size 0.00001 (justera antal y-steps vid behov)
BL thickness 0.0001

Show -> profiles

I Madsen et al sitt abstract

"The effects of flow velocities on dark respiration and net photosynthesis of eight submerged stream macrophytes were examined in a laboratory oxygen chamber. The shoots/leaves were exposed to saturating free-CO2 concentrations and were attached basally so that they could move in the flowing water. Net photosynthesis declined by 34-61 % as flow velocity increased from 1 to 8-6 cm s-1, while dark respiration increased 2-4-fold over the same range. The increase in dark respiration could only account for between 19 and 67% of the decrease in net photosynthesis. The relationship between flow velocity (U) and net photosynthesis (P) was described by: P = b x U(a). The exponent, a, varied from -0.20 to -0.48 and showed a negative correlation to the surface: volume (SA:V) ratio of the plants, i.e. species with high SA:V ratio were more sensitive to flow. In contrast, net photosynthesis of plants firmly attached to a supporting frame was not significantly affected by increasing flow velocity. This result indicates that the physical stress imposed on the plants by agitation or stretching in the flowing water is a key factor for the observed response."

framgår det med all tydlighet att biologi är ett komplicerat ämne.

Det var som tusan!
Jag tänkte precis avsluta detta test när jag gjorde en rokad i setupen. Jag använder mitt stora innefileter till att mata reaktorn och det separata powerhead:et ligger på botten i andra hörnet av burken. Det går dessutom på samma timer som lysrören. Det är alltså samma pumpkapacitet som senaste testet (hög cirk) men vattenströmmarna får andra riktningar.
Nu ser det bra ut på natten (är ju avstängd) men även på dagen räcker CO2:n till gott och väl med samma bubbeltakt. Här är en taskig bild hur setup:en ser ut:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=341

och här är en plott för ett helt dygn:
http://193.12.137.241/bluesboy/viewimage.php?id=340

Summering utifrån mina förhållanden:
Det går inte åt mer CO2 med högre cirkulation bara den anordnas på "rätt" sätt. För mig verkar det som jag ska trycka ner den så långt det bara går. Att bryta ytvattnet är dessutom rent förödande i koldioxidhänseende.
Den senaste setup:en kommer jag köra vidare på och se hur min gödningsregim kommer påverkas.

....men, men, men...varför blev man sugen att sätta upp en simuleringsmodell av vattencirkulationen i burken nu då...? :eek:

En annan tolkning vore att din nuvarande setup inte cirkulerar in CO2 lika effektivt under växternas blad så dom därför inte kan strippa det lika effektivt. Fast när det bubblade superbar och du hade ändrat så skvalpade det också?

[QUOTE=BluesBoy]....men, men, men...varför blev man sugen att sätta upp en simuleringsmodell av vattencirkulationen i burken nu då...? :eek:[/QUOTE]
http://mitgcm.org/ ;)

Du kanske skulle prova att sätta powerhead'en på motsatt kortsida, helt nede vid botten som nu, för att öka flödet av CO2-berikat vatten in i växtmassan.

Kan du flytta på proben?

Du kanske skulle prova att sätta powerhead'en på motsatt kortsida, helt nede vid botten som nu, för att öka flödet av CO2-berikat vatten in i växtmassan.

Japp, har kört så nu (liggandes på botten med insuget precis under reaktorn) och det är svårt som tusan att dra några säkra slutsatser. Oavsett om jag har powerhead:et så, eller vid andra kortändan, går det åt betydligt mer CO2 på natten för att hålla konstant pH. Det som är svårt att avgöra nu är om den ökade konsumtionen på dagen går till växterna eller helt/delvis vädras ut ur burken. Efter dessa korta tester talar dock växtbubblet för setup:en med den som du föreslår och som stödjer defdac's teori men som sagt - jag vet inte hur mycket som kommer växterna till del.

Kan du flytta på proben?

Ja.

http://mitgcm.org/

Hittade ingen Win32 distr. Letade väl för slarvigt förståss :)

[quote=BluesBoy]

Kan du flytta på proben?

Ja.[/quote]
Kan du sätta den mitt i växtmassan?

Om du ökar cirkulationen vid botten ökar sannolikt cirkulationen vid ytan också. Så länge som yt-cirkulation är så stärk att den är observerbar (små, små, små vågor etc) så förlorar du antagligen mycket CO2.

Det flödet som inte går ut till det externa filtret på höger sida _måste_ komma tillbaks som ett returflöde, dvs samma flöde som reaktorn och powerheaden skapar. Flödet från båda dessa tvingar du gå nere vid botten men jag skulle tro att du kan se ett flöde i ytlagret från höger till vänster, självklart beroende på "topografin" och hur du riktar flödet. Förslag: rikta flödet från powerheaden snett mot bakrutan/framrutan för på så sätt "ge plats åt ett returflöde närmare botten.

[quote=BluesBoy]

http://mitgcm.org/

Hittade ingen Win32 distr. Letade väl för slarvigt förståss :)[/quote]
Det enklaste är att sätta upp en linux-burk. Eventuellt köpa ett lite cluster http://www.es.jamstec.go.jp/esc/eng/ES/facilities.html om du verkligen vill ha bra upplösning ;)

Om du ökar cirkulationen vid botten ökar sannolikt cirkulationen vid ytan också. Så länge som yt-cirkulation är så stärk att den är observerbar (små, små, små vågor etc) så förlorar du antagligen mycket CO2.

Ja, det verkar så.

Förslag: rikta flödet från powerheaden snett mot bakrutan/framrutan för på så sätt "ge plats åt ett returflöde närmare botten.

Det var faktiskt så jag riggade den för att få så mycket retur som möjligt närmare botten.

Det här experimentet startade jag för att jag var nyfiken på om jag skulle se stora positiva skillnader p.g.a. cirkulationen (och lite tugg på zoopet fårståss :) ). Nu sitter jag här med en hög med utskrivna plottar på bordet och tycker inte det gav så där ofantligt mycket. Eftersom min burk har fungerat väldans bra med den gamla setup:en och den högre CO2-konsumtionen inte gav så mycket, avbryter jag exprimentet och återgår till gamla setup:en. Får hitta på något annat kul att experimentera med... :D