07 Rohrströmungen

Question 1

Woraus resultieren Verluste in Rohrströmungen und welcher Art sind diese?

Answer 1

Druckverluste, resultieren aus Reibung (Turbulenz), Ablösung, Sekundärströmungen

Question 2

Wie werden die Druckverluste durch Rohrreibung angenähert? Δp/ρ = ?

Answer 2

Δp/ρ = λ (L/D)(c^2/2)

λ: Rohrreibungszahl

Question 3

Wovon hängen Druckverluste in einer laminaren Hagen-Poiseuille-Strömung ab?
Im laminar-turbulenten Übergangsbereich?
Im turbulenten Bereich?

Answer 3

• von Re: λ = 64/Re
• von Re, ε, D
• von Re, ε, D

Question 4

Wann ist eine Rohrströmung hydraulisch glatt? Wann hydraulisch rau?

Answer 4

glatt: rel. Rauigkeit ε/D ist sehr klein -> λ hängt nur von Re ab
rau: rel. Rauigkeit ε/D ist groß (Höhe der Rauigkeit ist größer als laminare Unterschicht), λ hängt nur von ε/D ab

Question 5

Wie werden die Druckverluste durch Einbauten, Querschnittsänderungen oder Umlenkungen angenähert? Δp/ρ = ?

Answer 5

Δp/ρ = ζ (c^2/2)

Question 6

Wie kommt Ablösung bei Querschnittsänderungen zu Stande?

Answer 6

Durch Aufweitung Geschwindigkeitsverlust (Konti) -> Geschwindigkeitsprofil: In Wandnähe langsamer -> Da Stromlinien schwach gekrümmt, Druck etwa konstant über Querschnitt -> kin Energie in Wandnähe reicht nicht zur Überwindung des positiven Druckgradienten aus

Question 7

Wie kommt Ablösung bei Krümmern zu Stande?

Answer 7

Durch Krümmung radialer Druckgradient (radiale Druckgleichung)-> Am Einlauf Druckanstieg an Außenwand (Ablösung); Am Auslauf Druckanstieg an Innenwand (Ablösung)

Question 8

Erkläre die Sekundärströmung in einer Teetasse!

Answer 8

In ausreichendem Abstand zum Boden: Druckkraft (radiale Druckgleichung) und Zentrifugalkraft gleichen sich aus
In Bodennähe: Geschwindigkeit ist geringer (Wandhaftung)-> Druckkraft überwiegt Zentrifugalkraft -> Teilchen wandern nach innen
->Ausgleichströmung in der Mitte nach oben

Question 9

Welche Leistung gibt eine Pumpe ab?

Answer 9

P = Δp (dV/dt)