Druckverlustberechnung

Technik Mechanik & Konstruktion
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Hallo und schönen guten Tag allerseits,
ich habe hier einkleines (hoffentlich!) Problem.
Wie hoch ist der Druckverlust, oder wie berechne ich ihn, an folgender apparatur:

Ein Rechteckrohr, Länge 350mm, Querschnitt 3mm x 200mm, wird von einem Gas (max. 500Grad C) durchströmt. Normdichte des Gases ca. 1,3 kg/m3, ähnlich Luft. Druck am Ausgang: 1 bar absolut, Jetzt sollen 10 Nm3/h durch dieses Rechteckrohr gefördert werden, welchen Eingangsdruck brauche ich dafür?
Andersrum: Wie kann ich bei gegebenem Differenzdruck die Gasmenge berechnen, die durch das Rohr strömt? Eine der grossen Flächen des Rohres besteht aus Quarzglas, Ra ca. 1,1µm, die andere grosse Fläche ist mit Gold beschichtet, Ra ist noch unbekannt, sollte sich aber auch im Bereich 1µm bewegen.
Natürlich kommt jetzt die Frage: Was soll es denn werden? Es soll ein Versuchsaufbau zur Abgasbehandlung werden. Wenn ich das ganze „vorsichtshalber“ auf 2 bar auslege, muss ich den ganzen Kram einmauern. Darum wüsste ich gerne etwas genauer, wieviel Material ich nehmen muss, damit es mir nicht um die Ohren (oder sonstwas) fliegt.
Ich freue mich schon auf Hilfe und Rechen- und Schätztips.

Bis bald

Tobias P. Fritsch

2

Hallo,

ich kann Dir als Tipp das Buch von Willi Bohl empfehlen: „Strömungslehre“, denn das sieht wie eine ganz klassische Aufgabe aus.

Was den eventuellen Überdruck betrifft: Immer eine Möglichkeit zum kontollierten Druckabbau vorsehen! z. B. Überdruckventil.

Verdämmung erhöht nur die freiwerdende Energie bei einem Druckanstieg!

Gruß

Matthias

Hallo und schönen guten Tag allerseits,
ich habe hier einkleines (hoffentlich!)
Problem.
Wie hoch ist der Druckverlust, oder wie
b
Bis bald

Tobias P. Fritsch

3

Hallo Matthias,
Danke für Deine Antwort.

ich kann Dir als Tipp das Buch von Willi
Bohl empfehlen: „Strömungslehre“, denn
das sieht wie eine ganz klassische
Aufgabe aus.

Damit habe ich ehrlich gesagt meine Schwierigkeiten. Ich hatte gehofft, jemand von Euch kann mir das so erklären, dass ich es gleich begreife und anwenden kann.
:wink:

Was den eventuellen Überdruck betrifft:
Immer eine Möglichkeit zum kontollierten
Druckabbau vorsehen! z. B.
Überdruckventil.

Dazu habe ich vorgesehen, die beiden grossen Flächen des Rechteckrohres nicht fest zu verbinden, sondern durchgesteckte Bolzen mit Druckfedern zu verwenden. So kann sich der ganze Apparat öffnen. Als Alternative hätte ich noch in der Gaszuführung einen grossformatigen Abgang mit Berstscheibe oder einer massearmen und federbelasteten Klappe. Zusätzlich steht das ganze hinter einer Schutzwand aus PMMA. Genehmigt?

Tobias

P.S.: Vielleicht kann sich ja doch noch jemand zur „rechenhilfe“ entschließen…

4

Moin Tobias,

htt://www.software-factory.de

Gruß Karl-Heinz

5

Lieber Tobias!

Hallo und schönen guten Tag allerseits,
ich habe hier einkleines (hoffentlich!)
Problem.
Wie hoch ist der Druckverlust, oder wie
berechne ich ihn, an folgender apparatur:

So - ich hoffe, eine (halbwegs) richtige Lösung gefunden zu haben:

0.) Eingangsgrößen:
Medium: Luft, \theta=500[Celsius], \rho=1,3[kg/m^3]
Annahme: Inkompressibel (! überprüfen)
p_Ausgang=1*10^5[Pa]
Volumenstrom=10 [m^3/h]
Rechteckrohr: h=0,003[m], b=0,2[m], l=0,35[m]
Vereinfachung: nur die Breite ist „benetzt“

1.) Strömungsgeschwindigkeit bestimmen (u_mittel,
vereinfacht u):

u=Volumenstrom/(h*b*3600)=4,6296 [m/s]

2.) kinematische Viskosität des Mediums bestimmen:

die dynamische Viskosität (\eta) für Luft bei 400[Cels]
beträgt lt. Dubbel (Anhang D10, Tabelle 2):
\eta=3,255*10^(-5) [Ns/m^2]

daraus die kin.Viskosität (\nu)
\nu=(\eta)/(\rho)=2,505*10^(-5) [m^2/s]

3.) Der TRICK! Da das Rohr nicht kreisförmig ist,
müssen wir uns für unseren Formelapparat den
sogenannten hydraulischen Durchmesser ausrechnen:

d_h=4*A/U=0,006 [m]
(A=Querschnitt, U benetzter Umfang)

4.) Reynoldszahl bestimmen:

Re=(u*d_h)/(\nu)=1109,4

Re

6

Lieber Tobias!

Nein, nein, lieber MARKUS,

ich bin beeindruckt und werde mich gleich nachher drüber hermachen. Ich habe sogar den Dubbel irgendwo stehen.

Jedenfalls vielen Dank an Dich, vielleicht kann einer/eine von den Anderen das ja noch dazu nicken !?!

[Pa]=1,00047 [bar]

Da ich aber gerne Rechenfehler mache,
bitte unbedingt
nachrechnen; v.a. kenne ich Stoffwerte
der Luft bei 500 [Cels.]
nicht, obiges Ergebnis stimmt für 400
[Cels]!!!

Also: Ich hoffe, geholfen zu haben.

Hast Du !!!

Aber bitte nicht auf das Ergebnis
vertrauen und selbst nochmals nachrechnen
und meine Annahmen
überprufen.

Ich werde nicht versuchen, Dich haftbar zu machen, wenn mir das Ding um die Ohren fliegt. Ausserdem baue ich das ganze Gerät gut gesichert hinter einer Schutzwand auf. Der Teufel ist ein Eichhörnchen!

Nochmal Danke! und Tschüs

Tobias P. Fritsch

7

hi markus und tobias,

kann es sein, dass ihr mit normkubikmeter und normdichte gerechnet habt.
sollte man - glaub ich - nicht machen.

gruss thomas

8

Hallo Karl-Heinz,
vielen Dank für den Tip,
das Programm ist klasse, kann mir Berechnungen aber anscheinend nur für turbulente Strömungen liefern. Wie es aussieht liege ich aber noch lange im Bereich laminarer Strömungsverhältnisse. Zur abschätzung sollte es aber erstmal reichen. Wenn Dir noch was einfällt…

Gruß von Tobias

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9

Hallo Thomas,
d.h. ich muß erst noch das Volumen auf 500 Grad C umrechnen und ebenfalls die Dichte. Die geänderte dynamische Viskosität haben wir ja berücksichtigt. Stimmt es dann?

Gruss von Tobias

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10

Dann müsste es o.k. sein.
das volumen bei 500 °C is wahrscheinlich etwas mehr aus bei 20°C, respektive 0 °C.
was zu einer höheren strömungsgeschwindigkeit führt.
ich weis zwar nicht ob sich das ergebnis dadurch wesentlch verändert. könnte aber schon sein.
zum rechnen hab ich keine lust. musst du schon selbst machen.

gruss thomas

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