Druckentlastung Gebäude

Wissenschaft Physik
#1

Hallo zusammen,

kann mir wer beim Thema Druckentlastung weiterhelfen?

Folgendes Problem:

In einem Raum entsteh ein Überdruck von 775mbar, die Gebäudewand hingegen darf max. mit 10mbar beaufschlagt werden. Da wäre es nun recht simpel eine Druckentlastungsklappe vorzusehen mit der entsprechenden Öffnungsfläche. So hab ich mir das in meinem jugendlichen Leichtsinn gedacht!

Nur handelt es sich bei diesem Problem nicht um eine laminare Strömung, sondern sie wird recht turbulent sein!

Wie groß muss die Fläche sein, um den Raum auf 10mbar zu entlasten.

Die Druckspitze von 755mbar wird innerhalb von 1s erreicht. Das Raumvolumen beträgt 29,3m³.

In guter Näherung würde mir schon reichen!

Vielen Dank für Eure Hilfe

Grüße TuS1911

#2

Hallo TuS1911,

Die Druckspitze von 755mbar wird innerhalb von 1s erreicht.
Das Raumvolumen beträgt 29,3m³.

Da fehlen noch einige Angaben.

Grundsätzlich hast du auch eine Druckwelle welche sich eigentlich Kugelförmig ausbreitet.

Nun kommt aber die Raumgeometrie mit ins Spiel, welche zu Ruflektionen und Überlagerungen führt.
Es macht also einen grossen Unterschied ob das eine Kugel mit 29,3m³ Volumen ist oder ein langes Rohr, mit dem selben Volumen.

Vermutlich wird es mit nur einer Klappe nicht lösbar sein.

MfG Peter(TOO)

#3

Hier bräuchte man noch einige Angaben …
Zunächst einmal : Wie steigt der Druck.
Linear , logarithmisch etc.
Umgebungsdruck/Temperatur wären auch noch Interessant.
Sollte die Drucksteigerung durch eine Detonation (v_0 > v_schall)
hervorgerufen werden, wird eine einfache Klappe unter Umständen
nichts bringen…

Ich habe folgende Idee: Lege eine Rohrleitung derart aus, so dass
der Druck im Raum nicht über 10 mbar steigen kann. Je nach
Rohrdurchmesser ist die Strömung entweder laminar oder Turbulent,
du kannst sie zwar krampfhaft laminar halten (viele dünne Rohre ,
sog Laminar-Flow-Element), aber dies bedeutet viel Druckverlust.
Sprich du berechnest den Volumenstrom, der aus dem Raum abgeführt
werden muss mittels z.b. idealer Gasgleichung (thermische Expansion…) oder sonstirgendwas. Du weißt ferner, dass der
Druckverlust bei diesem Volumenstrom maximal 10 mbar betragen darf.
Im Falle einer laminaren Strömung hast du dann zwei Gleichungen,
nämlich die Kontigleichung und die Gleichung für den Druckverlust
für jeweils die 2 Variablen Durchmesser und Geschwindigkeit, also
solltest du beides bestimmen können. Solltest du keinen linearen
Zusammenhang p(t) haben, so musst du den Volumenstrom für den
größten zeitlichen Gradienten von p berechnen.
Solltest du eine turbulente Strömung haben (wollen) so gehst
du am besten iterativ mithilfe des Nikuradse-Diagramms an die Sache
ran…

#4

Es ist eine Frage der Ausbreitungsgeschwindigkeit des
Verdichtungsstosses. Wenn der Druck „langsam“ innserhalb
dieser Sekunde ansteigt, reicht die Klappe. Wenn die
Druckerhöhung von einem kurzen Impuls (Detonation …)
ausgelöst wird bringt die Klappe nix …

#5

Weitere Angaben
Weitere Angaben:

Also die Raumgeometrie spielt logischerweise eine große Rolle! d’accord

Vielen Dank für die Antworten nur muss ich zugeben „Versteh nur Bahnhof“! ;o)

Der Raum kann als Kubus angenommen werden.
Die Reflektionen werden nicht betrachtet und am liebsten würde ich die Strömung so einfach wie möglich betrachten.

Ich hatte schon einen Ansatz in Worten:

Volumenstrom = Fugendurchlasskoeffizient *Fugenlänge * WURZEL(Druckdifferenz)

aus Buch „Bau und Energie 2 Physik“ Seite 78

Nur störe ich mich an dem Fugendurchlasskoeffizient da ein Fenster ja keine Fuge ist, jedoch die Annahme einer laminaren Strömung in einer Fuge in guter Näherung stimmt.

Mir wäre eine Pi mal Daumen Formel um die nötige Öffnungsfläche abschätzen zu können am liebsten und würde vollkommen ausreichen!

Grüße TuS

#6

Hallo Fragewurm,

Es ist eine Frage der Ausbreitungsgeschwindigkeit des
Verdichtungsstosses. Wenn der Druck „langsam“ innserhalb
dieser Sekunde ansteigt, reicht die Klappe. Wenn die
Druckerhöhung von einem kurzen Impuls (Detonation …)
ausgelöst wird bringt die Klappe nix …

Eben, der Frager schreibt ja nix :frowning:

Auch die 10mBar sind nicht definiert.
Dürfen diese Impulsweise überschritten werden?

Möglicherweise handelt es sich um eine Berstscheibe.

MfG Peter(TOO)

#7

Hallo,

In einem Raum entsteht ein Überdruck von 775mbar,

Diesem Druck ist doch ein Gasvolumen zuzuorden, oder
Wenn der Raum ca. 30m³ Volumen hat müßten über 20m³ zuströmen,
um den Druckanstieg zu bewirken (oder erwärmt sich da was?).

die Gebäudewand hingegen darf max. mit 10mbar beaufschlagt werden.
Da wäre es nun recht simpel eine Druckentlastungsklappe
vorzusehen mit der entsprechenden Öffnungsfläche. So hab ich
mir das in meinem jugendlichen Leichtsinn gedacht!
Nur handelt es sich bei diesem Problem nicht um eine laminare
Strömung, sondern sie wird recht turbulent sein!

Im Raum spielt das IMHO so lange keine Rolle, wie der Druckanstieg
innerhalb der Sekunde rel. gleichmäßig (also etwa linear) ist.

Wie groß muss die Fläche sein, um den Raum auf 10mbar zu entlasten.

Betracht die Klappe wie eine Meßllende. Dafür gibt es Formeln
um den Druckabfall bei gegebenen Volumenstrom zu berechnen.
Für eine Abschätzung sollte das reichen, auch wen die Anordnung
nicht in einer Rohrleitung ist.

Wenn du also einen Volumenstrom von ca. 25m³ pro Sekunde annimmst
und einen max. Druckabfall von 10mbar bei diesem Volumenstrom,
ergibt sich daraus eine Fläche für die Blende (Klappe).

Die Druckspitze von 755mbar wird innerhalb von 1s erreicht.
Das Raumvolumen beträgt 29,3m³.
In guter Näherung würde mir schon reichen!