Maximaler Wasserdurchfluss

saveit · Anmeldungsdatum: 14.11.2019 Beiträge: 4

Hallo Community,

ich muss leider gestehen das ich keinen Bezug zur Physik habe, mir die Frage jedoch nicht mehr aus dem Kopf geht und hoffe daher auf eure Hilfe.

Wie bekomme ich raus, welche maximale Menge an Wasser, durch ein Rohr in Schwerkraft fließen kann. Dazu hatte ich schon eine Tabelle gefunden, die mir Angaben liefert die ich jedoch nachvollziehen möchte. Mit Hilfe einer Berechnung. Link letztes Bild https://www.duerholdt.de/index.php?id=232
Auch wäre es gut zu wissen, ob man die Fließgeschwindigkeit in einem Rohr
erhöhen kann, unter alleiniger Einflussnahme der Schwerkraft. Oder begrenzt diese die Durschflussgeschwindigkeit und somit die Menge?

Als Erklärung ein kleines Bild.
Das Wasser läuft unter Schwerkraft durch ein Rohr und wird am Endes des Rohres in einen Behälter geleitet. Aus diesem Behälter wird es wieder zurück gepumpt , sodass sich der Kreislauf schließt.

Meine Frage ist demnach, was limitiert die Fließgeschwindigkeit des Wasser im Rohr und wie kann man den maximalen Durchsatz berechnen?

https://www.bilder-upload.eu/bild-bc6bc5-1573727132.png.html

Danke mfg

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

saveit · Anmeldungsdatum: 14.11.2019 Beiträge: 4

Und was begrenzt den maximalen Durchfluss? Das sollte der Rohrdurchmesser sein. Wie bekomme ich nun raus, welches maximale Fördermenge an Wasser durchlaufen kann?

EDIT:
Die Pumpe steht im Wasserbehälter und ist nicht direkt mit der Wasserleitung verbunden.

neu
https://www.bilder-upload.eu/bild-5f1ae8-1573728955.png.html

saveit · Anmeldungsdatum: 14.11.2019 Beiträge: 4

Danke erstmal,

ich habe mir jetzt noch ein paar Artikel durchgelesen und beschreibe meine Frage ein wenig genauer.

Speziell geht es hierbei um ein Filtersystem, wobei Durchflussmengen für KG Rohre im Netz auffindbar sind. Ich würde gerne wissen wie man darauf kommt.

Bsp. Bild
https://www.bilder-upload.eu/bild-447627-1573734637.png.html

Eine Wasserkammer und drei Filterkammern, die durch ein Rohr verbunden sind. Das Wasser wird unter Schwerkraft in den Flter geleitet. Die Pumpe sitzt am Ende des Filterkreislaufes und Pumpt das Wasser wieder in die erste Kammer.
Diesbezüglich konnte ich lesen, dass bei zu hoher Pumpenleistung ein Treppeneffekt in den Kammern entsteht und irgendwann die Kammer leergesaugt werden kann, da hierbei zu wenig Wasser durch das Rohr nachläuft.

Um die Pumpe zu dimensionieren und den Filter optimaler zu gestalten, setellt sich mir nun genau diese Frage. Welche Durchflussmenge ohne Treppeneffekt kann man bspw. an einem KG 160(Durchmesser : 160mm) erziehlen.
Die Kammern sind mit größeren Rohren verbunden um dort keine Limitierung einzubauen.

Danke saveit

Frankx · Anmeldungsdatum: 04.03.2015 Beiträge: 982

Damit das Wasser fließt, muss eine Druckdifferenz am Rohr anliegen. Diese Druckdifferenz wird letztlich durch den Höhenunterschied der Wasserspiegel im Pumpenbehälter (rechts) zum Wasserspeicher (links) erzeugt.

Wenn du ermittelst, wie groß der Höhenunterschied der Wasserspiegel maximal sein darf/kann, dann hast du schon mal den maximal möglichen Druckunterschied.

Wenn man die Rohrlänge und den Querschnitt kennt, kann man unter Berücksichtigung des Druckunterschiedes die Fließgeschwindigkeit und damit das Durchflussvolumen pro Zeit berechnen.

Die Pumpe sollte maximal diesen Volumenstrom liefern, bzw. darauf einstellbar sein.

.

Duke711 · Anmeldungsdatum: 26.01.2017 Beiträge: 434

Das errechnet sich aus dem Geset vom Hagen-Poiseuille und dem Moody Diagramm.

Die Schwierigkeit ist hierbei, dass der Hydrostatischer Druck nicht konstant ist und sich mit mit der Höhe ändert. Somit läuft das auf eine DLG hinaus.

Es sei denn man setzt den hydrostatischen Druck konstant. Dann stellt mein eine Gleichung von Torrricellis = Hagen-Poiseuille auf und löst diese nach dem Volumenstrom bzw. Massenstrom auf.

iselilja · Anmeldungsdatum: 07.11.2019 Beiträge: 149

Hallo saveit

ich vermute mal, dass es Dir speziell um eine techn. Lösung geht, an der Du gerade bastelst?

Wenn ja, wäre es vielleicht ratsamer ein Zwischenbecken zu installieren, und den Betrieb der Pumpe (genauer: die Pumpleistung) vom Wasserstand des Beckens steuern zu lassen.

Wie Du schon richtig in einem der Artikel gelesen hast, kann es zum Leerlaufen der Saugseite der Pumpe kommen, sobald sich der Durchfluss beim Filter (oder an andrer Stelle) ändert. Bzw. zum Überlauf an Engpässen wie Rohrverjüngungen unter atmosphärischen Bedingungen.

Man kann das auch alles an Hand von Oberflächen- und Rohrkrümmungskoeffizienten berechnen, ist aber, wenn Du nicht nur theoretisch daran interessiert bist, weniger ratsam. Weil man eben Verschmutzungen oder Mengenverluste schlecht vorherberechnen kann. :-)

Für die rein theoretische Betrachtung findest Du auch nähere Hinweise unter "laminare bzw. turbulente Strömung" bei wiki incl. Literaturhinweise, wenn es ganz genau sein soll.

ps: Da Du ja schon ein Becken gewissermaßen hast, kann man einfach einen Regelkreis einbauen, damit löst sich das Problem insgesamt (siehe Graphik). Das KG-Rohr im Boden muss vom Durchmesser her mindestens der Fördermenge der Pumpe (also die Menge, die letztendlich zirkulieren soll) entsprechen. Die Angaben lassen sich aber beim Hersteller erfragen soweit ich weiß. Ebenso die Festigkeit und damit die hydrostatische Belastbarkeit der Rohre.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5866 Wohnort: jwd

Um die Fördermenge, Förderhöhe und Leistung einer Pumpe zu bestimmen, muss der Pumpentyp z.Bsp. Kreiselpumpe und dessen Kennlinien bekannt sein.

Durch Reibung in dem Rohrsystem entstehen Druckverluste, die in Form von zusätzlichen Förderhöhen berücksichtigt werden.

Mit der erweiterten Bernoulli`schen Strömungsgleichung und der Kontinuitätsgleichung können die zur Auslegung einer Pumpe erforderlichen Parameter ermittelt werden.

Fördermenge und Förderhöhe hängen von der Leistung der Pumpe ab.

saveit · Anmeldungsdatum: 14.11.2019 Beiträge: 4

Hi,

danke für die gnzen Hilfestellungen!
Die angesprochenen Themen werde ich mir nun erarbeitet und hoffe das keine weiteren Fragen auftauchen. Wie ich mich jedoch kennen, wird es auf eine nächste Fragerunde hinauslaufen. Sollte dies der Fall sein, dann melde ich mich noch einmal.

Edit:
Das Filterbecken ist in Planung. Da der Teich schon steht und ein Filterumbau geplant ist, ist mir die maximale Anzahl an Zuflüssen gegeben.

mfg