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Fabian19
Anmeldungsdatum: 25.08.2021
Beiträge: 1
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 Fabian19 Verfasst am: 25. Aug 2021 17:32 Titel: Radius eines Schlauchs, Druck/Geschwindigkeit |
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Meine Frage:
Hallo Physik-Experten,
mich beschäftigt folgende Fragestellung:
Wenn die Wassermenge, die eine Leitung führt, gleichbleibt, aber ein Rohr mit kleinerem Radius eingesetzt wird, kommt dann weniger Wasser hindurch (eigentlich ja?) oder genauso viel, nur ist die Geschwindigkeit / der Druck = die Stärke des Wasserstrahls höher/härter?
Und wie vierhält es sich, wenn das Rohr anfangs noch den gleichen Durchmesser des "alten" Rohrs hatte, sich aber zum Ende hin verengt? Wie ist dann die Auswirkung? Höhere Fließgeschwindigkeit = härterer Strahl?
Grüße,
Fabian
Meine Ideen:
Eigentlich müsste doch mit geringerem Durchmesser, weniger Wasser fließen, also gleiche Geschwindigkeit aber weniger Wasser. Der Druck müsste dann doch gleich bleiben.
Und es müsste dann auch unerheblich sein, ob das Rohr zu Anfang noch den Ursprungsdurchmesser hat oder schon von vornherein enger war. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 25. Aug 2021 21:56 Titel: |
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Es gelten
a) Kontinuitätsgleichung: Was reinfliesst, fliesst auch raus.
b) Bernoulli Strömungsgleichung: Energieerhaltung, Summe aus Lage-, Druck- und Geschwindigkeitsenergie ist konstant. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 27. Aug 2021 12:39 Titel: Re: Radius eines Schlauchs, Druck/Geschwindigkeit |
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| Fabian19 hat Folgendes geschrieben: | | Und wie vierhält es sich, wenn das Rohr anfangs noch den gleichen Durchmesser des "alten" Rohrs hatte, sich aber zum Ende hin verengt? Wie ist dann die Auswirkung? Höhere Fließgeschwindigkeit = härterer Strahl? |
Wenn das Rohr auch ein Schlauch sein darf, kann ich ein Experiment beibringen.
Als ich meinen Garten übernahm, gab es eine Wasserpumpe und einen langen 1/2 Zoll-Schlauch, der einen mobilen Rechteckregner speist.
In meiner Nähe werden Felder bewässert mit professionellen Wasserwerfern, ich hatte also einen Vergleich. Mehr und mehr bekam ich das Gefühl, dass die Pumpe für gleiches Geld (Elektrokosten) mehr Wasser pro Zeiteinheit fördern könnte und ich kaufte zwei 3/4 Zoll Schläuche (weil einer nur 25 m hat und ich brauche 40 m). Auch die alten Gardena-Kupplungen ersetzt, die heftige Engpässe im Wasserfluss sind.
Um den vorhandenen Rechteckregner weiter verwenden zu können, habe nach 40 m 3/4 Zoll Schlauch ein kurzes Stück (20 cm) 1/2 Zoll Schlauch verwendet. Das Wasser spritzt höher und weiter.
Ich habe die Düsen des Regners aufgebohrt auf 2 mm und auch danach zum Vergleich am 1/2 Zoll Schlauch betrieben. Dort kam wesentlich weniger Wasser an.
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 27. Aug 2021 13:04 Titel: Re: Radius eines Schlauchs, Druck/Geschwindigkeit |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | [Wenn das Rohr auch ein Schlauch sein darf, kann ich ein Experiment beibringen. |
Auch für diesen Fall gilt die Kontinuitätsgleichung und Bernoulli mit Berücksichtigung von Strömungsverlusten (Druckverlust).
Letztere steigen im Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit, die bei einem grösseren Schlauchquerschnitt geringer ist.
Die Pumpe hat eine bestimmte Leistung. Nach ihrer Kennlinie Förderhöhe/Volumenstrom wird die Fördermenge bei steigender Förderhöhe durch Druckverlust geringer. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 27. Aug 2021 13:17 Titel: Re: Radius eines Schlauchs, Druck/Geschwindigkeit |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Nach ihrer Kennlinie Förderhöhe/Volumenstrom wird die Fördermenge bei steigender Förderhöhe durch Druckverlust geringer. |
Was hat das mit meinem Beispiel zu tun? Die Förderhöhe bleibt gleich, die Fördermenge steigt wegen des höheren Schlauchquerschnitts.
Den Gegensatz von Volumenstrom und Fördermenge sehe ich nicht.
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5867
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 27. Aug 2021 13:58 Titel: Re: Radius eines Schlauchs, Druck/Geschwindigkeit |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Nach ihrer Kennlinie Förderhöhe/Volumenstrom wird die Fördermenge bei steigender Förderhöhe durch Druckverlust geringer. |
Was hat das mit meinem Beispiel zu tun? Die Förderhöhe bleibt gleich, die Fördermenge steigt wegen des höheren Schlauchquerschnitts.e
Den Gegensatz von Volumenstrom und Fördermenge sehe ich nicht. |
Die Förderhöhe bleibt eben nicht gleich. Bei waagerechtem Schlauch besteht sie auch aus den Druckverlusten durch Reibung. Letzere steigt mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit (Darcy-Weissbach), welche nach der Kontinuitätsgleichung wegen des grösseren Querschnitts sinkt.
Bernoulli Strömungsgleichung mit Berücksichtigung von Druckverlusten
 \cdot v^{2} = const.)
 = Verlustbeiwert Rohrreibung
 = Verlustbeiwert Einbauverluste
Der Druckverlust sinkt mit steigendem Durchmesser. Damit sinkt auch die Strömungsgeschwindigkeit gemäß Konti-Glchg. Doppelter Effekt.
Sieh Dir mal die Kennlinie einer Pumpe an, dann erkennst Du die Abhängigkeit der Fördermenge von der Förderhöhe. Weniger Druckverluste bedeuten geringere Förderhöhe - die Fördermenge steigt.
Vereinfachte Kennlinie einer Pumpe
h = geodätische Höhe + statische Druckhöhe + Höhe Druckverlust)
 = \frac{P}{\varrho \cdot g\cdot h} ) |
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