Dynamik von Flüssigkeiten

Question 1

Was berechnet man mit der Kontinuitätsgleichung

Answer 1

wie schnell ein Fluid durch ein Rohr strömt, wenn sich der Rohrdurchmesser verändert

Question 2

Ideale vs realen Flüssigkeiten

Answer 2

ideale Flüssigkeiten: Strömung ruft keine Reibungskräfte hervor (nur Druck und Schwerkraft)

reale Flüssigkeiten: es treten innere Reibungskräfte auf
-> bedingt durch Impulsaustausch der Moleküle benachbarter Strömungsschichten, Art der Strömung und Wandreibung (d.h. Einfluss der Viskosität)

Question 3

Was zeigt die Kontinuitätsgleichung bzw. was beweist sie

Answer 3

Massestrom ist gleich an jeder Stelle (bei inkompressiblen Stoffen)
=> wenn sich Durchmesser verändert muss es die Geschwindigkeit auch tun und vice versa

Question 4

Welche 2 Druckarten herrschen in Rohrleitungen

Answer 4

statischer Druck: der durch eine auf die Flüssigkeit wirkende Zusammendrückkraft erzeugt wird und sich in der Flüssigkeit in alle Richtungen gleichmäßig ausbreitet
dynamischer Druck: der durch die Anströmkraft der Flüssigkeit hervorgerufen wird und nur in Strömungsrichtung wirkt

Question 5

Wie verändern sich die Anteile am Gesamtdruck bei kleineren oder größeren Rohrdurchmesser

Answer 5

bei Verkleinerung des Durchmessers nimmt der dynamische Druck zu und der statische Druck ab und vice versa
(= konstanter Gesamtdruck)

Question 6

Was herrscht in strömenden Medien

Answer 6

zwei Druckarten:
- statischer Druck
erzeugt durch Zusammendrückkraft auf Flüssigkeit -> gleichmäßig in alle Richtungen
- dynamischer Druck
wirkt in Strömungsrichtung durch Anströmkraft der Flüssigkeit

Question 7

Was besagt die Bernoulli’sche Gleichung

Answer 7

Gesamter Druck ist konstant
-> fällt oder steigt der statische Druck, steigt oder fällt der dynamische Druck

Question 8

Wie kann ein Unterdruck entstehen (geringer als Atmosphärendruck)

Answer 8

durch hohe Strömungsgeschwindigkeit und niedriger statischer Druck

Question 9

Auf welche 3 Arten kann der Druck in strömenden Flüssigkeiten gemessen werden

Answer 9

Piezometer:
Messstelle senkrecht zur Strömungsrichtung -> misst statischen Druck
Pitotrohr: Messstelle in Strömungsrichtung -> misst Gesamtdruck
Prandtl’sches Staurohr:
Kombination aus Pitotrohr und Piezometer; dynamischer Druck allein wird durch Druckdifferenz gemessen

Question 10

2 Strömungsarten
-> inwiefern stehen die Arten mit Reibungskraft und beschleunigender Kraft in Verbindung

Answer 10

Laminarströmung:
bei geringer Strömungsgeschwindigkeit bewegen sich die Fluidschichten auf geradlinigen, einander und der Rohrachse oder Wandfläche parallelen Bahnen
=> Reibungskräfte > beschleunigende Kräfte
Turbulenzströmung:
Oberhalb eines kritischen Förderdrucks brechen vorauseilende Schichten nach außen und verwirbeln, der Strömungswiderstand steigt sprunghaft an
=> Reibungskräfte < beschleunigende Kräfte

Question 11

Was beschreibt die Reynoldszahl (Re)
-> was kann aus Wert geschlussfolgert werden
-> kritische Reynoldszahl bei glatten Rohren

Answer 11

Eine Kennzahl, um den Zustand von Strömungen zu beschreiben (dimensionslos)

Re < 2000 laminare Strömung
2000 < Re < 3000 Übergangsströmung
Re> 3000 turbulente Strömung

kritische Reynoldszahl bei glatten Rohren: 2320

Question 12

Strömung vs Diffusion

Answer 12

Strömung:
Bewegung aufgrund von absoluten Druckdifferenzen
Diffusion:
Bewegung der Moleküle durch Konzentrations- oder Partialdruckunterschiede vor