Ein Druckbehälter(0,5m³) der permanent 160bar und 350°C bereit
hält ist über eine 15m lange Rohrleitung (D-innen=28,5mm) mit
einem weiteren Druckhalter(6m³) verbunden. Die Behälter sind
durch ein Ventil voneinander getrennt.Im zweiten Druckbehälter
herschen Startbedingungen von 1bar und 20°C vor. Das Medium
ist Heißdampf mit einer Dichte von 107,43kg/m³ bei 160bar.
Nun die Frage: Welcher Druck stellt sich im zweiten Behälter
in Abhängigkeit von der Zeit ein, wenn das Ventil schlagartig
geöffnet wird?
Gruß
Andi
Hallo Andi,
ich fürchte, dass diese Frage bei wer-weiss-was niemand vollständig richtig beantworten kann. Dafür gibt es mindestens zwei Gründe:
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ist das eine höchst dynamische Angelegenheit. Leute in technischen Berufen haben es meist mit sogenannten stationären Strömungen zu tun, das sind Strömungen, bei denen sich die Strömungsbedingungen gar nicht oder nur sehr langsam oder kontinuierlich ändern. Hier ändern sich die Bedingungen aber in kürzester Zeit und alles andere als kontinuierlich.
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Eine große Schwierigkeit für mich ist die Luft im zweiten Behälter. Wäre das Dampf mit 20 °C, könnte man in ein h,s-Diagramm die beiden Punkte einzeichnen und miteinander verbinden. Dann würde der Prozess auf der Verbindungslinie ablaufen, das könnte man dann sicher sagen. Aber wie er dann dort abläuft, ist weiter ungewiss. Zumindest für mich.
Sicher ist, dass sich im Ventil Schallgeschwindigkeit einstellt und zwar anfangs die Schallgeschwindigkeit für den Dampf bei 160 bar und 350 °C, weil unmittelbar vor dem Ventil ja dieser Zustand herrscht. Damit wäre schon mal die höchst mögliche Geschwindigkeit geklärt. Alles danach wird langsamer. Aber wie genau, das kann ich leider nicht sagen. Höchstwahrscheinlich wird der zeitliche Verlauf des Druckes im zweiten Behälter ähnlich aussehen, wie die Neukurve bei einer Hysterese. Das aber auch nur, wenn wirklich im kleinen Behälter der Ausgangszustand mit 350 °C bei 160 bar dauernd gegeben ist, und das ist doch seeeehr theoretisch …
Gruß
Pat
