Forderstrom

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo zusammen,

Ich will den Volumenstrom von Wasser berechnen gefördert an die Höhe von 10m. Ich gehe mit 4m3/h an die Rohrleitung DN50. Mit der Berücksichtigung der Rohrraugigkiet hat sich aufgrund der Druckverluste mein Strom bis zu 3m3/h reduziert. Dabei habe ich aber die 10m Niveau-Differenz nicht berücksichtigt. Wie tue ich das?
Anmerkung: Ich habe keine Pumpe, aus deren Kennlinie der 1bar (d.h. 10m Höhe) abzuziehen wäre. Das Wasser bekomme ich aus der Leitung.
Wie sinkt mein Volumenstrom aufgrund dieser Höhendifferenz?

Danke im Voraus

Grüße,

Tom

#2

Hallo Tom,

Ich gehe mit 4m3/h an die Rohrleitung DN50.

Mit der Berücksichtigung der Rohrraugigkiet hat sich aufgrund
der Druckverluste mein Strom bis zu 3m3/h reduziert.

Wo bleibt der eine m³/h, wenn du unten 4m³/h einspeist?

Gruß:
Manni

#3

Moin,

Wie sinkt mein Volumenstrom aufgrund dieser Höhendifferenz?

Wie Manni schon richtig anmerkte: gar nicht. Wenn du 4 m³/h einspeist, müssen auch 4 m³/h rauskommen.

Gruß

Kubi

#4

Hallo,

Ich will den Volumenstrom von Wasser berechnen gefördert an
die Höhe von 10m. Ich gehe mit 4m3/h an die Rohrleitung DN50.

Und welcher Ausgangsdruck liegt an, wenn der Volumenstrom null ist?

Mit der Berücksichtigung der Rohrrauhigkeit hat sich aufgrund
der Druckverluste mein Strom bis zu 3m3/h reduziert.

Kannst du messen, wieviel Druckverlust du dann hast?
DN50 ist für 4m³/h bzw. 3,3m³/h schon recht groß.
Wie lang ist denn die Leitung überhaupt?

Dabei habe ich aber die 10m Niveau-Differenz nicht berücksichtigt.
Wie tue ich das?

Kann ich dir nicht sagen, da die Ausgangsbedingungen Quelle
überhaupt nicht bekannt sind.

Anmerkung: Ich habe keine Pumpe, aus deren Kennlinie der 1bar
(d.h. 10m Höhe) abzuziehen wäre. Das Wasser bekomme ich aus
der Leitung.
Wie sinkt mein Volumenstrom aufgrund dieser Höhendifferenz?

Wenn der Ausgangsdruck unter 1 Bar ist, kommt oben gar nix mehr an.
Da die DN50-Leitung schon zu deutlicher Reduzierung des
Volumenstromes führt, muß diese entweder elendig lang sein oder
der Ausgangsdruck ist schon recht klein.
Gruß Uwi

#5

Hi Uwi,

danke für die Antwort.
Der Druck ist ca. 3 bar am Eingang.

Ich kann nichts messen. Erst rechne ich das.
Die Leitung ist ca. 70m lang.

Grüße

#6

Hi Manni,
der 1m3 kommt natürlich auch raus. Alles kommt raus, was rein gelassen wurde. Die Geschwindigkeit ist jedoch aufgrund von Druckverlust immer niedriger und am Ende der Rohrleitung deutlich niedriger als am Eingang. So Kommt natürlich am Ende der Rohrleitung alles raus aber nicht genau so schnell wie am Eingang. Fazit: Es kommen 4 m3 während einer Stunde rein. Wenn ich aber jetzt am Ende der Rohrleitung den Volumenstrom mit einer Uhr in Hand messen würde, hätte ich z.B. 3m3 während einer Stunde bekommen. Und der vierte Kubikmeter kämme dann schon in der zweiten Stunde raus. Allgemein DRuckverlust verurteilt Sinkung von Geschwindigkeit, oder? Und das hat den Einfluss auch auf Volumenstrom.
Also alles was rein kommt muss auch raus. Das „Rauskommen“ passiert jedoch länger als das „Reinkommen“. Deswegen muss Volumenstrom, der sich ja auf Zeit bezieht am Ende der Rohrleitung kleiner sein. So sehe ich es…
Nun bleibt aber meine Frage immer noch unbeantwortet…

Grüß.

#7

Hallo Kubi,

danke für deine Antwort.
Bitte, siehe meine Antwort zur Antwort von Manni.

Gruß

#8

Hallo,

Der Druck ist ca. 3 bar am Eingang.
Ich kann nichts messen. Erst rechne ich das.
Die Leitung ist ca. 70m lang.

Wenn du also bei 3 Bar Wirkdruck am Ende der Leitung noch ca. 3,3m² bekommst,
hast du bei 10m Steighöhe nur noch 2 Bar Wirkdruck für die lange Leitung.

Da der Strömungwiderstand bei reduziertem Volumenstrom abnimmt, wird der
Durchsatz nicht linear absinken.
Ich würde also ohne große Rechnung dann noch einen Durchsatz von
ungefähr 2,5…2,7m"/h erwarten.
Gruß Uwi

#9

Moin,

das geht trotzdem nicht: wenn jede Stunde 4 m³ reinfließen, aber nur 3 wieder herauskommen, bleibt einer drin. Das heißt, das Rohr müßte pro Stunde 1 m³ Wasser speichern - wo soll das hin?

Nein, es muß pro Zeiteinheit genausoviel rauskommen wie reingeht (Wasser ist so gut wie inkompressibel), es sei denn, du hast ein Puffersystem.

Gruß

Kubi

#10

Hallo,

noch mal.
Wenn man in einer Rohrleitung lass uns sagen 10m lang das Wasser strömen lässt und man will die Geschwindigkeit am Anfang (z.B. nach einem Meter) , dann in der Mitte (5m) und am Ende (z.b. 9m) messen will, sieht man dass die Geschwindigkeit immer niedriger ist. Am Ende niedriger als am Anfang. Es ist so wegen der Druckverluste an Wand der Rohrleitung. Und jetzt: Weil das Waser am Ende langsamer strömt heisst das auch dass der Volumenstrom (der ja mit der Geschwindigkeit direkt verbunden ist) auch kleiner ist als am Eingang. Stimmt? Das bedeutet aber nicht dass das alles was in die Rohr reingelassen wurde nich am Ende zurückkommt. Doch es kommt alles raus. Jedoch langsamer. D.h. obwohl ich am Anfang der Rohr lass uns sagen 1 Stunde gewartet habe bis eine gewise Portion des Stroms (z.B. 4m3) reingepumpt war, muss ich jetzt am ende der Rohrleitung länger warten z.B. 1 Stunde und 15Minuten bis ich das selbe zurück bekomme. Aber es verschwindet nichts.

Grüße,

#11

Hallo Uwi,

erst mal vielen dank für die Antwort.

Das Problem ist dass es ohne Berechnung nicht geht. Bzw. ich will es berechnen und dann sehen wo ich was in meiner Auslegung noch optimieren kann. Wie hast du das abgeschätzt/ berechnet?

Danke,

Grüße

#12

Moin,

noch mal.

auch noch mal:

Wenn man in einer Rohrleitung lass uns sagen 10m lang das
Wasser strömen lässt und man will die Geschwindigkeit am
Anfang (z.B. nach einem Meter) , dann in der Mitte (5m) und am
Ende (z.b. 9m) messen will, sieht man dass die Geschwindigkeit
immer niedriger ist.

Probier das mal aus. Stimmt so nicht.

Am Ende niedriger als am Anfang. Es ist
so wegen der Druckverluste an Wand der Rohrleitung.

Der Druck sinkt, aber nicht die Geschwindigkeit.

Das
bedeutet aber nicht dass das alles was in die Rohr
reingelassen wurde nich am Ende zurückkommt. Doch es kommt
alles raus. Jedoch langsamer.

Und genau das geht nicht. Suche dir eine beliebige Stunde innerhalb des Betriebs raus. Während dieser Stunde werden nach deinem Modell vorne 4 m³ eingespeist, hinten kommen aber nur 3 m³ raus. Was passiert mit dem fehlenden m³?

Der Massenerhalt sagt ganz klar, daß in jedem Zeitabschnitt das, was rein geht, auch wieder raus kommen muß, es sei denn, du hast einen Speicher eingebaut, wo du die Differenz lassen kannst.

Gruß

Kubi

#13

Hallo,
sowas kann nur vorkommen, wenn die Leitung nicht richtig Dimensioniert wurde. Es gibt eine kritische Durchflussgeschindigkeit(Abhänig vom Durchmesser/ Rohrmaterial/Druck/Medium/Volumenstrom/etc.), die nicht überschritten werden darf und vorher Berechnet werden sollte. Wenn die Geschwindigkeit überschritten wird, kommt es zu Verwirbelungen der Flüssigkeit im System(Rohrleitung) und der ganze Kreislauf funktioniert nich mehr.

MfG
Thomas Schuh

[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]

#14

Hallo,

Das Problem ist dass es ohne Berechnung nicht geht. Bzw. ich
will es berechnen und dann sehen wo ich was in meiner
Auslegung noch optimieren kann. Wie hast du das abgeschätzt/

Wie schon geschrieben, sollte der Zusammenhang zwischen Volumenstrom
und Strömungswiderstand nicht linear sein.
Für eine Leitung kann man einen quadratischen Zusammenhang annehmen.
Doppelter Durchfluss bedeutet also etwa 4-fachen Druckabfall.

Umgekehrt gilt das natürlich auch so, also in deinem Fall
reduzierter infolge Reduzierung des Wirkdrucks auf ca. 2/3 sollte
etwa einen Volumenstromreduzierung von ca. Wurzel(2/3) verursachen.

Das ist natürlich nur eine Abschätzung, die für praktische Anwendungen
reichen sollte. Ich bin kein Strömungstechniker.
Gruß Uwi