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Fließ-/Strömungsgeschwindigkeit DruckVerlust Volumenstrom
 
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AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 21. Jul 2016 12:55    Titel: Fließ-/Strömungsgeschwindigkeit DruckVerlust Volumenstrom Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo Zusammen,

ich hoffe ihr könnt mir auf die Sprünge helfen!

Meine Hauptfrage ist:

Wie schnell fließt das Wasser in einem Schlauch!

Schlauchinnendurchmesser: 0,012 m
Querschnittsfläche Schlauch: 0,000113 m²
Druck Einlassseite 1 bar bzw. 100000 N/m²
Rohr- Schlauchrauhigkeit: 0,00003 m im schlechtesten Fall
Schlauchlänge: 26 m
im Schlauch befindliche Wassermenge: 2,94 Liter
geschlossener HORIZONTALER Wasserkreislauf (Wasserbehälter zu Pumpe(1bar) zu Schlauch (26 m)zu Wasserbehälter. Wassersäule h= 0 m

Wasserdichte: 999,40 kg/m³
Wassertemperatur 10°C
dynamische Viskosität: 0,00132 kg/m*s
kinematische Viskosität: 0,00000132 m²/s

Gesucht:
Fließgeschwindigkeit: v in m/s
Volumenstrom Q in m³/s

Meine Ideen:
Ansätze:
Berechnung über den Volumenstrom - kann nicht sein:
Die Formel sagt: Q=v*A - der Volumenstrom ist abhängig von der Geschwindigkeit und umgekehrt.

Vorstellung das man es über die Flächenkraft berechnet:
1 bar sind ja 100000 N/m² also Überlegung: Querschnittsfläche mal Kraft: ergibt 11,3097 N, in Newton versteckt sich ja die Einheit kg*Masse/s² - hier versteckt sich ja eine Beschleunigung - mir fehlt aber nun das Verständnis wie bekomme ich diese nun hier herausgefiltert und kann diese dann als Geschwindigkeit nutzen?

Über die Formel des Massestroms: m=rho*v*A, aber der Massestrom wird dann auch wieder in der Einheit: kg·s?1 - und der Massestrom ist ja auch eine unbekannte Größen da dieser wieder von VolumenStrom bzw. Geschwindigkeit abhängig ist.

Über die Bernoulli-Gleichung? - hier sehe ich noch überhaupt nicht durch! - Hier fehlen mir trotz GOOGLESUCHE eine verständliche vorstellbare Erklärung!

Berechnung der Geschwindigkeit über: 0,5*v²=g*10m (10m = Wassersäule, g=9.81 m/s^2) - kann auch nicht sein da hier ja immer bei 1 bar die Geschwindigkeit 14m/s ohne Bezug zum Querschnitt ist und somit doch keine Aussagekraft hat!

Und ohne Volumenstrom bzw. Fleißgeschwindigkeit kann ich auch keinen Druckverlust berechnen. delta(p) =(lambda *Länge*rho *v²)/(d*2)



Grüße AveVentura



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Zuletzt bearbeitet von AveVentura am 27. Jul 2016 12:40, insgesamt 2-mal bearbeitet
franz



Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583

Beitrag franz Verfasst am: 21. Jul 2016 13:44    Titel: Antworten mit Zitat

Spontan fällt mir nur Hagen Poiseuille ein. Was ist zum Druck am Ende bekannt?
Skizze?
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 21. Jul 2016 14:05    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Franz,

Zum Druck ist nur der Anfangsdruck bekannt - den der Pumpe von 1 bar.
Den Enddruck ist ja abhängig vom Druckverlust innerhalb des Schlauches, dieser widerrum ist abhängig von der Fließgeschwindigkeit. So das ich ohne Fließgeschwindigkeit am Schlaucheintritt nicht den Enddruck bekomme. Das Hagen-Poiseuil-Gesetz benötigt aber für seine Formel den Anfangsdruck und den Endruck für die Druckdifferenz.

Eine Skizze habe ich jetzt nicht - aber im Hauptthema findest du eine PDF-Datei! Diese Datei habe ich in den letzten Monaten mir gebastelt in Excel.

Der darin enthaltene Volumenstrom und Strömungs-, Fließgeschwindigkeiten sind nur als Annahmewerte drin und sind nicht die tatsächliche rechnerischen Werte (Volumenstrom / Strömungs-, Fließgeschwindigkeit). Die benötige ich ja! grübelnd

Gruß AveVentura
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 21. Jul 2016 14:12    Titel: Antworten mit Zitat

AveVentura hat Folgendes geschrieben:
Zum Druck ist nur der Anfangsdruck bekannt - den der Pumpe von 1 bar.

Die Pumpe liefert 1 Bar auf der Druckseite? Kannst du nicht über die Leistung die Pumpe eine Druckdifferenz rauskriegen?

AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 21. Jul 2016 14:38    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Moody_DS,

die Pumpe liefert an Ihrem Ausgangspunkt, der gleichzeitig der Einkopplungspunkt oder Anfangspunkt des Schlauches ist, 1 Bar.
Die Druckdifferenz ergibt sich ja zwischen den Anfangsdruck am Schlaucheintritt und dem Enddruck am Schlauchausgang, welcher dann wieder am Wasserbehälter angeschlossen ist, aus dem die Pumpe ihr Wasser bezieht.
Und das delta p ist ja der druckverlust durch Reibung im Schlauch.
Die Pumpe ist aber vor dem Schlaucheintrittspunkt - Startpunkt.

Mit der gennaten Beschreibung fehlt mir jetzt der Zusammenhang zwischen deinen zwei Fragen:

"Die Pumpe liefert 1 Bar auf der Druckseite? Kannst du nicht über die Leistung die Pumpe eine Druckdifferenz rauskriegen? "

Gruß AveVentura
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 21. Jul 2016 14:47    Titel: Antworten mit Zitat

Also ist da noch ein größerer Behälter zwischen in dem wohl nicht dieselbe Geschwindigkeit wie im Schlauch herrscht?

Der Punkt ist aber der, dass die Pumpe ja eine gewisse Leistung hat (die wirst du ja rauskriegen können denke ich). Und diese Leistung entspricht eben der Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite mal dem Volumenstrom.
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 21. Jul 2016 14:55    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Moody_DS,

Der Wasserweg:

5 Liter Wasserbehälter --> Pumpe 1 Bar --> Schlaucheintritt --> 26 Meter, Volumen ca. 3 Liter --> Schlauchaustritt --> 5 Liter Wasserbehälter.

Alles horizontal angeordnet, keine Höhenunterschiede.

Wenn ich dich richtig verstehe, willst du die Druckdifferenz zwischen Pumpenansaugrohr (Wasserbehälter zur Pumpe) und Pumpenaustrittsrohr (Schlauchanfang) als Grundlage nehmen. Das bedeutet ja, dass der gesamte Schlauchweg, der durch Reibung den Druckverlust verursacht aus der Gleichung herausgenommen wird. Aber dann stehe ich doch wieder am Anfang. Welchen Schlauch muss ich vorsehen, mit welchem Mindestinnendurchmesser in Abhängigkeit der Schlauchlänge, dem Rauhigkeitsfaktor, maximale zulässige Fließgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Volumenstromes und umgekehrt.

Oder stehe ich gerade einfach nur auf dem Schlauch vor Blindheit ;-).

Von der Pumpe habe ich nur ein Diagramm. - beigefügt - unterer Graph

Gruß AveVentura



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AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 25. Jul 2016 10:16    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich habe es nun rausbekommen!
Die Lösung lautet:

Volumenstrom: gerundet 8 L / min und die Strömungsgeschwindigkeit liegt bei gerundeten 1,18 m/s

Gruß AveVentura
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 25. Jul 2016 12:21    Titel: Antworten mit Zitat

Hast du deinen Post nochmal geändert? Das Diagramm habe ich letzte mal gar nicht gesehen und dann habe ich vergessen nochmal reinzuschauen Tanzen

Kannst du eventuell erklären wie du nun darauf gekommen bist?

Und 8 l / min sind nicht 1.18 m / s sondern ca. 0.3 m / s wenn ich mich nicht verrechnet habe.
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 25. Jul 2016 12:55    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo moody_ds,

egal wie ich es rechne: ich komme immer auf 1,18 m/s:

8 Liter pro min. sind 0.00013333333333333 m3/s
Querschnitt Schlauch Innen-d=12mm = A = 0,000113097 m²


Wie bin ich nun auf meine Lösung gekommen:

Ich habe mir das Pumpendiagramm genommen - in Excel übertragen - den Bereich von 0l/min bei 1,2 bar bis 20l/min bei 0,3 bar. Anhand der Kurve habe ich dann meine Schlauchwerte mit Reibungsverluste etc . als Kurve "drübergelegt" und der gemeinsame Schnittpunkt ergibt dann den Volumenstrom Q bei so und so viel Druck. Das Diagramm habe ich angefügt.

Bitte nicht böse sein aber ich werde die Exceldatei nicht zur Verfügung stellen, da ich in ihr sehr viel Zeit und Schweiß gelassen habe.

Gruß AveVentura



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Zuletzt bearbeitet von AveVentura am 25. Jul 2016 14:19, insgesamt einmal bearbeitet
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 25. Jul 2016 14:18    Titel: Antworten mit Zitat

Hammer Extra nochmal nachgeguckt ob da auch wirklich der Durchmesser und nicht der Radius steht. Keine Ahnung ob es heute immernoch zu warm ist, aber ja da hast du natürlich Recht.

Wie bist du denn auf den Druckverlust gekommen? Je nach Annahmen stecken da ja einige Schwankungen drin. Wäre halt noch die Frage was mit dem Zwischenbehälter ist.

Wird das ein realer Aufbau? Mit der Möglichkeit auch mal nachzumessen? grübelnd


Zuletzt bearbeitet von moody_ds am 25. Jul 2016 15:53, insgesamt 2-mal bearbeitet
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 25. Jul 2016 15:04    Titel: Antworten mit Zitat

In der letzten Antwort habe ich das Diagramm angehängt.

In dem Diagramm habe ich die Pumpenkennlinien eingetragen und die Schlauchkennlinien. Das ganze habe ich für den Bereich von 1,2 bar bis 0,0 bar (y-Achse) gemacht und von 0 l/min bis 20 l/min (x-achse). der entstandene Schnittpunkt ist dann der sich einstellende Volumenstrom.

Im Endeffekt habe ich Wertetabellen mir erstellt und diese in einen Diagramm übernommen.

Den Druckverlust habe ich über die Leitungslänge, Innendurchmesser, lambda, etc mir errechnet und einfließen lassen in die wertetabelle.

Gruß AveVentura
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 25. Jul 2016 15:26    Titel: Antworten mit Zitat

Vergiss dass ich was geschrieben habe Hammer

Weiß auch nicht wo ich mit meinen Gedanken beim Rechnen bin. Hatte da einen klitzekleinen Fehler bei den Einheiten drin...

edit: So sieht das bei mir aus. Man sieht schon dass da einige Schwankungen drin sind. Deswegen hatte mich interessiert ob später die Möglichkeit besteht zu messen smile



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AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 25. Jul 2016 16:09    Titel: Antworten mit Zitat

Das Lambda ist nicht der Rauhigkeitsfaktor!

hast du eine E-Mailadresse, zu der ich meine Tabelle schicken kann, wie schon gesagt, ich möchte sie nicht jeden hier zur verfügung stellen und das meine ich auch nicht böse, aber es stecken halt viele veile schlaflose Nächte drin - aber man darf mich fragen ;-)

E-Mail kannste mir ja per PN schicken!

Nachmessen kann ich es leider nicht, dazu fehlen mir die Messmittel und das ganze Ding steht leider auch nicht mehr bei mir, es wurde schon ausgeliefert, soll aber umgebaut werden und ich muss schauen ob es auch machbar ist!!

Gruß AveVentura
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 25. Jul 2016 17:17    Titel: Antworten mit Zitat

Ja ich weiß auch nicht wieso ich da Reibungsbeiwert für deinen Wert im Kopf hatte.
Wenn ich dir deine Antwortzeit angucke Wunder ich mich welchen Edit von mir du gesehen hast. Gab glaub ich nur ganz kurz eine Version wo ich mit der Rauigkeit gerechnet habe ohne den Hinweis dass mir das bewusst ist.
Sorry nochmal für die Verwirrung.

Aber so wie es im letzten Bild ist, habe ich das Lambda aus der Reynoldszahl berechnet.

PN folgt gleich Augenzwinkern
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 26. Jul 2016 10:28    Titel: Antworten mit Zitat

Da habe ich wohl genau im richtigen Moment den "falschen" Post gelesen ;-)

Die Exceltabelle habe ich geschickt, kannst gerne noch mal Rückmeldung geben und/oder Fragen schicken?

Gruß AveVentura
AveVentura



Anmeldungsdatum: 21.07.2016
Beiträge: 10

Beitrag AveVentura Verfasst am: 27. Jul 2016 11:14    Titel: Nützliche Links !! Antworten mit Zitat

Hier sind noch nützliche Links für Formeln / Erläuterungen / Berechnungen:

"http://hydraulik.empass.biz/"

"http://www.win-ing.de/lambdaturbulent.php"

"https://www.boschrexroth.com/business_units/bri/de/downloads/hyd_formelsammlung_de.pdf"

"http://www.schweizer-fn.de/#"

Gruß AveVentura
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