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Kategorie: > Wissenschaft > Hydrologie / Analytik
Fließgeschwindigkeit abhängig von Pumpendruck?
Herbert Knase
(Mailadresse bestätigt)

  03.04.2007

Guten Morgen,

ich habe eine Frage: wie genau hängt der Druck in einem Rohr, verursacht von einer Pumpe (z.B. 5 bar) mit der Fließgeschwindigkeit und der Durchflussmenge des Wassers zusammen?
Ich finde da irgendwie keinen Zusammenhang...

die Formel v = Wurzel(2*g*h) beschreibt ja die Ausflussgeschwindigkeit. Ist "h" in diesem Fall mein Druck von den 5 bar???

weiterhin beschreibt die Formel V = A*v*t  ja das Volumen pro Zeiteinheit, welches durch das Rohr mit einem bestimmten Querschnitt fließt.

Daraus schließe ich, dass Druck und Fließgeschwindigkeit/Volumenstrom direkt voneinander abhängen, oder sehe ich das jetzt völlig falsch???

Viell. kann mir ja jem. weiterhelfen...?

P.S: ich bin mittlerweile schon so durcheinander, ich wüßte schon gar nicht mehr, wass ein Druck von z.B. 5 bar einer Pumpe jetzt ganz genau aussagt...


Gruß



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 2
Gast (Hans Stutje)
(Gast - Daten unbestätigt)

  25.07.2007

Guten Tag Herr Knase,

in meinem Fachgebiet der Löschwassertechnik spielt diese Frage immer wieder eine wesentliche Rolle. Z. B. werden normalerweise 18m/h = 300 L/Min = 5 L/s mit 3 bar Fließdruck am oberen Ende einer Wandhydrantenanlage benötigt. Wieviel und mit welchem Druck muss dann unten im Keller beim Hausanschluss eingespeist werden und wie groß mussen die Rohrleitungen sein??

Druck, Volumenstrom und Fließgeschwindigkeit sind tatsächlich von einander abhängig. Zum Einen bei der Pumpe (= Druckerhöhungsanlage = DEA), zum Anderen im Rohrnetz.

Ihre Verwirrung, was 5 bar bei einer DEA aussagt, ist berechtigt. Ohne zusätzliche Parameter sagt das nämlich nichts aus. Der Gast "H2O" hat hierzu bereits auf die Kennlinien der DEA hingewiesen.

Kennlinien kann man entnehmen, wieviel Volumenstrom (in m/h oder L/Min oder L/s) eine DEA bei z. B. 5 bar transportieren kann. Bei der einen DEA können das z. B. 2 L/s sein, bei einer anderen DEA jedoch 1 L/s und bei noch einer anderen DEA 0 L/s. Die letzte DEA schaft also gerade mal einen Ruhedruck von 5 bar; wenn hier dann Wasser entnommen wird, fällt logischerweise der Druck.

Umgekehrt kann man den gleichen Kennlinien auch entnehmen, wieviel Druck eine DEA bei einem gewissen Volumenstrom von z. B. 1 L/s aufbauen kann. Bei der 1. o. g. DEA wird der Druck höher sein als bei der 2. DEA und bei der 2. o. g. DEA wird der Druck beim gleichen Volumenstrom höher sein als bei der 3. DEA.

Druck und Volumenstrom sind bei der DEA also wichtig und von einander abhängig. Die Fließgeschwindigkeit in der DEA spielt jedoch nur eine marginale Rolle und wurde außerdem schon in der Kennlinie berücksichtigt.

Aber sicherlich nicht marginal ist die Fließgeschwindigkeit im Rohr. Die Fließgeschwindigkeit (meist angegeben in m/s, selten in cm/s) ist abhängig vom Volumenstrom und vom Rohrdurchmesser. Je größer der Volumenstrom desto größer die Fließgeschwindigkeit. Je größer der Rohrdurchmesser desto kleiner die Fließgeschwindigkeit.

Die Fließgeschwindigkeit im Rohr ist wiederum maßgeblich für den Reibungswiderstand. Bei höherer Fließgeschwindigkeit wird der Reibungswiderstand größer. Bei kleinerer Fließgeschwindigkeit wird der Reibungswiderstand kleiner. Ebenso sind  Rohrlänge, Rohrmaterial, innere Rohroberflächenbeschaffenheit sowie Leitungsführung (T-Stücke, Rohrbogen usw.) und Armaturen (Wasserzähler, Filter, Rückflussverinderer, Ventile usw.) und sogar Wassertemperatur beeinflussende Faktoren für den Reibungswiderstand.

Der Reibungswiderstand verursacht Energieverlust und die ist annähernd kalkulierbar bzw. messbar als Druckverlust in bar. Am Anfang und am Ende ist der Druck in einer durchflossenen Leitung also unterschiedlich.

Der Druckverlust wird außerdem wesentlich beeinflusst durch die geodätische Höhe. Das ist die Höhendifferenz zwischen den beiden in Betracht kommenden Punkten. In Ihrem Falle also zwischen DEA und Rohrende. Liegt das Rohrende z. B. 10m über der DEA so verursacht das einen weiteren Druckverlust von ca. 1 bar. Liegt das Rohrende dahingegen 10m unter der DEA verringert das den Druckverlust um ca. 1 bar. Wenn also im Rohrnetz bei einer bestimten Fließgeschwindigkeit ein Reibungsverlust von 0,6 bar verursacht wird und das Rohrende 10m unter der DEA liegt, haben Sie am Ende noch einen Druckgewinn von 0,4 bar.

Das Rohrnetz erzeugt aber i. d. R. einen Druckverlust. Den Druckverlust können Sie betrachten als einen Gegendruck am Rohranfang, der von der DEA zunächst erst mal überwunden werden muss. Dieser Gegendruckausgleich kostet der DEA Energie und dieser Energieverlust reduziert den Volumenstrom in der DEA.

Somit kann der Volumenstrom in der DEA am Rohranfang ermittelt werden. Und das, was vorne hinein kommt, kommt hinten auch wieder raus. Es sei denn, das Rohr leckt. Aber das ist dann wieder ein anderes Problem.

Mit freundlichen Grüßen

Hans Stutje

hstutje@tycoint.com

Gast (H2O)
(Gast - Daten unbestätigt)

  03.04.2007

Hallo Herr Knase,

zur Einschätzung brauchen Sie die sogenannte Pumpenkennlinie und die Anlagenkennlinie.
z.B. http://www.myshk.com/ikz-praxis/p0107/010705.php
Googeln Sie einfach mal mit diesen Begriffen. Leider bin ich nicht Fachmann genug um Ihnen das genauer zu erläutern.

mfG
H2O



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