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Druckverluste in Rohrströmungen

Unterscheidung von Druckverlusten (Einbauverluste)

Krümmer
Strömungsablösung im Krümmer

Im Vergleich zu Wandreibungsverlusten sind die Zusatzdruckverluste widerspenstiger. Sie treten nur bei turbulenten Strömungen auf. Verursacht werden sie z.B. durch Einbauteile, die eine Änderung der Strömungsrichtung (Krümmer, Abzweig etc.) oder des Strömungsquerschnittes (Düse, Diffusor, Blende, Filter etc.) bewirken. Es kommt zu Strömungsablösungen und in Folge dessen zu Wirbelbildungen in Rezirkulations- und Nachlaufgebieten. Diese Wirbelstrukturen werden von der Hauptströmung genährt. Darüber hinaus treten Sekundärströmungen auf (z.B. im Krümmer), die ebenfalls Bewegungsenergie aus der Hauptströmung abziehen.

Diffusor
Ablösung im Diffusor bei großem Öffnungswinkel

Querschnittserweiterung
Strömungsablösung hinter plötzlicher Erweiterung

Die Druckverluste durch Einbauteile widersetzen sich hartnäckig und erfolgreich einer analytischen Berechnung (abgesehen vom Borda-Carnotschen stoßverlust). Man versucht daher, durch Messungen die Zusatzverluste für bestimmte Rohrtypen, Einbauten und Konfigurationen zu bestimmen. Aber leider zeigt sich, dass die Ergebnisse in sehr großen Bereichen schwanken und von sehr vielen Parametern abhängen, insbesondere von den Zuströmbedingungen. Viele Messergebnisse zeigen daher widersprüchliche Werte. Um einigermaßen verlässliche und vergleichbare Messwerte zu erhalten, wird der Widerstandsbeiwert eines Rohrabschnittes oder Einbauteils bei gleichmäßiger und paralleler Zuströmung bestimmt. In der Praxis, außerhalb der Messlabore, weicht die tatsächliche Strömung jedoch häufig erheblich von diesen Bedingungen ab. Der Druckverlust kann dadurch ohne Weiteres verdoppelt werden. Aus demselben Grund ist der Gesamtwiderstand einer aus mehreren Abschnitten bestehenden Rohrleitung meistens größer als die Summe der Einzelwiderstände, denn die einzelnen Einbauten beeinflussen sich gegenseitig.

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