Geräusche beim Vorbeifließen von Gasen/Fluiden

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo,
wenn man irgendwo im Haus den Wasserhahn aufdreht, kann es passieren, dass man in einem anderen Zimmer so ein Zischgeräusch hört.

Wenn das Wasser am Ventil des Hahns vorbeiströmt, dann wird das Ventil ja zur Schwingung angeregt.
Wie könnte man denn so eine Geräuschentwicklung vermeiden?

Wären steifere Ventile eine Lösung, sodass die Amplituden des schwingenden Ventils kleiner werden und man es nicht mehr wahrnehmen würde?

Es muss sich ja für sowas nicht unbedingt eine stehende Welle ausbilden, damit der Effekt wahrnehmbar ist, oder?
Wenn sich natürlich eine ausbilden würde, würde man den Effekt ja umso besser wahrnehmen.
Wie weit müsste man denn eigentlich den Resonanzkörper „Rohrleitung“ betrachten? Wahrscheinlich spiel das Material, das die Leitungen umgibt die Hauptrolle, stimmts?

Analog dazu kann man auch eine Gasflasche nehmen, die zischt ja auch, wenn man das Ventil aufdreht.
Würde hier ebenfalls steiferes Material Abhilfe schaffen?

Die Überlegungen sind nur theoretisch, ich habe nicht vor, irgendwie was an Gasflaschen oder Rohrleitungen rumzubasteln.

Vielen Dank
Gruß
Tim

#2

Hallo,
wenn man irgendwo im Haus den Wasserhahn aufdreht, kann es
passieren, dass man in einem anderen Zimmer so ein
Zischgeräusch hört.

Wenn das Wasser am Ventil des Hahns vorbeiströmt, dann wird
das Ventil ja zur Schwingung angeregt.
Wie könnte man denn so eine Geräuschentwicklung vermeiden?

Wären steifere Ventile eine Lösung, sodass die Amplituden des
schwingenden Ventils kleiner werden und man es nicht mehr
wahrnehmen würde?

Hallo Tim

Das liegt nicht am Material, sondern am Fluid. Die Flüssigkeit reibt an den Rändern und an sich selbst. Das sind innere und äusere Reibung.
Je turbulenter eine Strömung ist, umso mehr hört man.

Wenn du an einem Wasserfall stehst, dann hörst du ein Geräusch. Das entsteht nicht an den Ufern, sondern in sich in der turbulenz.

Gruss Beat

#3

Das liegt nicht am Material, sondern am Fluid. Die Flüssigkeit
reibt an den Rändern und an sich selbst. Das sind innere und
äusere Reibung.
Je turbulenter eine Strömung ist, umso mehr hört man.

Turbulent heißt ja so ungefähr „Druckschwankung“. Und das ist klar, dass die Reibung das umliegende Material deformiert.
Würde man das umliegende Material jetzt steifer machen, dann würden diese Turbulenzen und Reibungen weniger zu Deformationen der Leitungen führen und dann würde sich auch weniger Schall auf die Luft übertragen, oder?

Wenn du an einem Wasserfall stehst, dann hörst du ein
Geräusch. Das entsteht nicht an den Ufern, sondern in sich in
der turbulenz.

Ja, die Deformation des Wassers überträgt sich auf die Luft und das sind dann Druckschwankungen, die man als Schall hört.

Wird beim Bau von modernen Rohrleitungssysteme eigentlich auf sowas wie stehende Welle geachtet, damit beim Vorbeigleiten des Fluids/Gas, sich keine stehenden Wellen ausbildet und das Rohrsystem beschädigen könnte?

#4

Wird beim Bau von modernen Rohrleitungssysteme eigentlich auf
sowas wie stehende Welle geachtet, damit beim Vorbeigleiten
des Fluids/Gas, sich keine stehenden Wellen ausbildet und das
Rohrsystem beschädigen könnte?

Man wird die Strömung immer so laminar wie möglich halten.
Bei jeder Krümmung geht das verloren.
Jede Rohrkrümmung ist ein Energiefresser, aber aus Platzgründen muss man das in Kauf nehmen.
Den Durchmesser hält man auch bei Uebergängen und im gleichen Leitungssystem konstant. Grössere Menge = grösserer Querschnitt = Geschwindigkeit konstant.

Eine stehende Welle ist meiner Ansicht nach etwas für Instrumentenbauer, sie dürfte schwieriger zu erreichen, als zu verhindern sein. (reiner Ton)

#5

Hallo,

Das liegt nicht am Material, sondern am Fluid. Die Flüssigkeit
reibt an den Rändern und an sich selbst. Das sind innere und
äusere Reibung.
Je turbulenter eine Strömung ist, umso mehr hört man.

Der Haupteffekt, welcher zur Geräuschbildung beträgt, ist aber IMHO
meist die Anregung von Festkörpern beim umströmem von Ecken und Kanten.
Genau der Effekt dient bei einer Pfeife um richtig Krach zu machen.

Die Weiterleitung erfolgt dann aber per Körperschall im Rohr
und auch in der Flüssigkeit und wird somit auch auf benachbartes
Materiäl Wände/Böden übertragen. Deren große Flächen sind dann
auch noch gut geeignet, um die benachbarte Luft im Raum anzuregen.

Wenn du an einem Wasserfall stehst, dann hörst du ein
Geräusch. Das entsteht nicht an den Ufern, sondern in sich in
der Turbulenz.

Naja, sehr theoretische Betrachtung und letztlich IMHO nicht wirklich
richtig.
Wenn im Wasser durch Turbulenzen Schall entsteht, macht das ja auch
erstmal nix. Der Mensch hört das nicht, solange er nicht direkt im
Wasser drinsteht.

Der Krach am Wasserfall entsteht hauptsächlich durch das Aufschlagen
der Wassermassen auf feste Oberflächen und auch auf die darunter
liegende Wasserfläche.
Bei einem tropfenden Hahn macht auch nicht der Tropfen selbst im
Fall Lärm, sonder erst der Aufprall.
Bei einem scharfen Strahl hört man etwas Geräusch an der
Austrittsdüse und je nach Oberfläche richtig viel Lärm beim
Aufschlagen des Strahl bzw. der Tropfen.
Gruß Uwi

#6

Hallo Tim,

Turbulent heißt ja so ungefähr „Druckschwankung“. Und das ist
klar, dass die Reibung das umliegende Material deformiert.
Würde man das umliegende Material jetzt steifer machen, dann
würden diese Turbulenzen und Reibungen weniger zu
Deformationen der Leitungen führen und dann würde sich auch
weniger Schall auf die Luft übertragen, oder?

Ja, trifft es ganz gut. Deformation wäre jetzt aber wohl zu viel gesagt, Schwingung ist besser :wink:
Das Rohr zu versteifen führt zu einer anderen Form der Schallübertragung im Festkörper. Man spricht dann von der Transferfunktion. Durch das Versteifen verändert man die Transferfunktion, so dass das übertragene Frequenzspektrum zu höheren Frequenzen hin verschoben wird.
Die Anregung bleibt die gleiche, jedoch werden nun die Schalleistungsmaxima (das was wir hauptsächlich wahrnehmen) der Anregungsfunktion geringer übertragen und erscheinen als deutlich geringere Maxima von höherer Frequenz. (die Kurven in einem Schmalbandspektrum z.B. sind „ähnlich“)

Versteifen geht bei einem Rohr nur noch indem man es verrippt. Bombieren (die andere Form des Versteifens) ist nicht mehr möglich, ein Rohr (Rundstab) ist schon die optimale Form.

Gruss Mactow

#7

Die Weiterleitung erfolgt dann aber per Körperschall im Rohr
und auch in der Flüssigkeit und wird somit auch auf
benachbartes
Materiäl Wände/Böden übertragen.

Wenn im Wasser durch Turbulenzen Schall entsteht, macht das ja
auch erstmal nix. Der Mensch hört das nicht, solange er nicht
direkt im Wasser drinsteht.

Ja, der Vergleich Wasserfall war nicht ganz korrekt. Ich wollte erklären, dass im Fluid drin Schall entsteht.
Durch Festkörper und ungewollte Resonanzräume setzt er sich fort.

Was ist IMHO?

Gruss

#8

Wenn das Wasser am Ventil des Hahns vorbeiströmt, dann wird
das Ventil ja zur Schwingung angeregt.
Wie könnte man denn so eine Geräuschentwicklung vermeiden?

Wären steifere Ventile eine Lösung, sodass die Amplituden des
schwingenden Ventils kleiner werden und man es nicht mehr
wahrnehmen würde?

Hallo Tim
Du meinst also nur das Ventil.
Ich entschuldige mich für meine Abschweifungen vorher.
Natürlich würde bei einem stabileren Ventil weniger Geräusche entstehen und die Entwickler machen alles, um diese zu verhindern.
Die stehende Welle hatte mich abgelenkt, denn hier beim Ventil spielen andere hydromechanischen Faktoren mit.
Du könntest Millionär werden, wenn du das perfekte Ventil vorzeigen könntest, das nicht zischt.

Ein Lösungsansatz wäre, den „Abblasvorgang“ zu verzögern.

Ein laufendes Hydrosystem abzuschalten gibt immer Probleme auf die ganze nachlaufende Masse.
Je schneller abgeschaltet wird, umso grösser werden die Kräfte auf das abstellende Ventil. Bei Sofortabschaltung kannst die Gewichte unmöglich halten.(Wasser)
Das Naturgesetz F=ma sagt, dass man Ventile nicht sofort schliessen kann.
Bei Sofortabschaltung entsteht kein Zischen, sondern ein lauter Knall und das Ventil fliegt weit fort.