Max. Geschwind. v. Luftblasen in Rohrleitungen

Wissenschaft Physik
#1

So jetzt mal eine echte Fachfrage:

Habe eben zum Reinigen von Trinkwasseranlagen recherchiert.
Für besonders gründliches Reinigen wird mit einem Wasser Druckluftgemisch gespült. Zur Wirkungsweise dieses Spülverfahrens
habe ich folgende Beschreibung gefunden:

Zitat von
http://books.google.de/books?id=xj_O1DOrQT0C&pg=PA28…

Da die Dichte von Wasser ca. 1000 mal höher als die der austretenden Luft, verläßt de Luft die Rohrleitung mit der höchstmöglichen (kritischen) Geschwindigkeit (330 m/sec) Wasser verläßt sie mit einigen m/sec. …

Also es spratzt und knallt ja schon wenn man noch Luft in der Leitung hat aber 330 m/sec = 1188 km/h??? Det kommt mir a bissje viel vor??!!

Ist damit gemeint nur direkt beim Austritt aus der Rohrleitung?
oder auch wenn sich die Luftblasen noch im Rohr fortbewegen?
Hat das was damit zu tun das es sich um Druckluft handelt die am Ausfluss natürlich auf Umgebungsdruck entspannt?

Ihr seht Fragen über Fragen für die Gas und Hydrodynaker unter euch

Bin Dankbar für Hinweise oder Links aller Art

viele Grüße

Stefan

#2

Da die Dichte von Wasser ca. 1000 mal höher als die der
austretenden Luft, verläßt de Luft die Rohrleitung mit der
höchstmöglichen (kritischen) Geschwindigkeit (330 m/sec)
Wasser verläßt sie mit einigen m/sec. …

ohne den Artikel gelesen zu haben:
Ich kann mir durchaus vorstellen, dass die Luft aus einem Hochdruckreiniger sehr sehr schnell (u.U. auch mit Schallgeschwindigkeit) rauskommt. Im Rohr vor dem Austritt wird die Luft sich mit gleicher Geschwindigkeit wie das Wasser bewegen, nur direkt beim Austritt wird die Luftgeschwindigkeit schlagartig zunehmen und dann während der ersten Millimeter außerhalb des Rohres durch die Reibung mit der stehenden Luft und dem „langsamen“ Wasser schnell wieder abnehmen.

Ich habe mal ganz langsam meinen Finger in den Strahl von so einem Hochdruckreiniger gesteckt. Außen merkt man den Strahl fast garnicht, weil er da schon verteilt ist und sich schon stark verlangsamt hat, doch an einem bestimmten Punkt hab ich meinen Finger reflexartig rausgezogen.
Die Narbe von der Verbrennung habe ich immer noch am Finger und seitdem weiß ich, dass das Zeug da sehr schnell rauskommt und viel Wärme bei der Reibung mit einem stehenden Objekt entsteht.

Gruß
Paul

#3

Ich muss mal noch weiter präzisieren:

Es geht dabei um die Spülung von Trinkwasserleitungen.
Alle Wasserhähne werden nacheinander geöffnet.

Durchmesser 15mm - 32mm. Druck 4-5 bar (also kein Hochdruck)
Strömungsgeschwindigkeit des Wassers 2-5 m/sec also vergleichsweise
langsam.

Und die Luftblasen sollen dann wirklich mit 330 m/sec aus dem
geöffneten Wasserhahn rausflitzen???

viele Grüße
Stefan

#4

Und die Luftblasen sollen dann wirklich mit 330 m/sec aus dem
geöffneten Wasserhahn rausflitzen???

Das kann ich mir auch nur schwer vorstellen.

Gruß
Paul

#5

Hallo,

Durchmesser 15mm - 32mm. Druck 4-5 bar (also kein Hochdruck)
Strömungsgeschwindigkeit des Wassers 2-5 m/sec also vergleichsweise
langsam.
Und die Luftblasen sollen dann wirklich mit 330 m/sec aus dem
geöffneten Wasserhahn rausflitzen???

Naja, die Blasen selbst machen das nicht.

Aber in dem Moment wo das Wasser-Luftgemisch durch eine Düse kommt
und sich schlagartig entspannt, kann die Luft sich mit recht hoher
Geschwingikeit ausdehnen. Diese quasi Mikroexplosionen kann bei einem
Überdruck von 4-5bar sehr wahrscheinlich schon bis an Schallgeschwindigkeit
kommen.
Um Schallgeschwindigkeit beim Ausströmen von Luft zu erreichen, braucht
man gar keinen so hohen Druck (-> kritische Düse).
Gruß Uwi

#6

Und die Luftblasen sollen dann wirklich mit 330 m/sec aus dem
geöffneten Wasserhahn rausflitzen???

Hallo Stefan,

im Rohr bewegen sich die Luftblasen einfach mit dem Wasser, aber aber Ende des Rohres (bzw. schon kurz vorher) nimmt der Druck ja ab und die Luftblasen dehnen sich aus - aber die Front einer sich ausdehnenden Blase kann sich im Wasser nicht schneller als der Schall im Wasser bewegen.

Das heisst im Klartext, das vordere Ende der Blase (im Prinzip die ganze Oberfläche) kann sich NICHT SCHNELLER relativ zum Wasser bewegen als eben mit besagten 330 m/s. Ob es diese Geschwindigkeit auch tatsächlich vor dem Aufplatzen erreicht, dürfte eine ziemlich komplexe Frage sein. Die Geschwindigkeit des Wassers kann man dabei sicher vergessen, hauptsächlich dürfte der Druck entscheidend sein, unter dem die Blasen stehen (und damit natürlich auch das Wasser). Nach dem Gesagten sollte klar sein, dass man von der „Geschwindigkeit der Blase“ garnicht reden kann.

Möglich sind sehr hohe Geschwindigkeiten schon. Wenn man sich klarmacht, dass kleine Vakuumbläschen (Kavitation) eine tonnenschwere Schiffsschraube zerstören können, wundert einen sowas nicht mehr.

Gruss Reinhard