Strömungstechnik und Druckverlustberechnung

Transkript

1 Kamprath-Reihe Obering. Walter Wagner Strömungstechnik und Druckverlustberechnung Mit Beispielsammlung 2., überarbeitete und neu zusammengestellte Auflage Vogel Buchverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 Formelzeichen und Einheiten 11 1 Einleitung 13 2 Grundgesetze der reibungsfreien Strömung Kontinuitätsgleichung Energiegleichung Energieformen in einem Strömungssystem Kinetische Energie Potentielle Energie Druck-Energie Innere Energie Bernoullische Gleichung Druck-Definition in einer Strömung Gesamtdruck Kinetischer Druck (Dynamischer Druck) Strömung in gekrümmten Bahnen Druckänderungen senkrecht zur Strömung Geschwindigkeitsverteilung in einer gekrümmten Strömung Impulsgleichung Rohrkrümmer Staudruck gegen Flächen Bewegte Platte Rückstoßkraft Impulsstrommoment (Drehimpuls) 26 3 Innere Flüssigkeitsreibung (Viskosität) 27 4 Strömungsformen Laminare Rohrströmung Turbulente Strömung 31 5 Grenzschichten Laminare Grenzschicht Einlauflänge im laminar durchströmten Rohr Grenzschichtdicke aus der Impulsstromgleichung Turbulente Grenzschicht Turbulente Grenzschichtdichte Dicke der laminaren Unterschicht bei glatten Rohren Einlauflänge im turbulent durchströmten Rohr Universelles Geschwindigkeitsverteilungsgesetz 45 6 Ablösung und Wirbelbildung Durchströmte Körper Umströmte Körper Grenschichtdicke bei quer angeströmten Körpern Grenzschichtdicke am Kreiszylinder.... ' 55

3 6.3 Querschnitts Veränderungen Unstetige Querschnittserweiterung Stetige Querschnittserweiterung Unstetige Querschnittsverengung Stetige Verengungen Verengungen und Erweiterungen 59 7 Druckverlust Druckverlust in Rohrsystemen Nicht kreisförmige Querschnitte Druckverlustdefinition Druckverlust in Gasleitungen bei großem Druckabfall Druckabfall bei isothermer Strömung Druckabfall bei adiabater Strömung Laminare Rohrströmung Turbulente Rohrströmung Turbulente Strömung in rauhen Rohren Berechnung Vollkommen rauhe Rohre Gesamter Bereich Rohrrauhigkeit Übergangsgebiet von laminarer zu turbulenter Strömung Reibungszahl X bei Metallschläuchen Rohreinlaufverluste Laminare Strömung Turbulente Strömung Druckabfall in gekrümmten Rohren Geometrie der Rohrschlange Laminare Strömung Turbulente Strömung Widerstand in ebenen Rohrschlangen Druckverlust in Rohrbögen Druckverlust im Krümmer und Knie Druckverlust für sonstige Formstücke Widerstandsbeiwerte für Einbauten Widerstandsbeiwerte für Rohrleitungsorganc Armaturen Rückschlagarmaturen Schmutzfänger Bezugssystem für die Druck Verlustbestimmung Flächenwiderstand Laminare Grenzschicht der ebenen, glatten Platte Turbulente Grenzschicht der ebenen, glatten Platte Rauhe Platten Form- und Gesamt widerstand Druckverlustbeiwert eines Einzelrohres Druckverlustbeiwert einer einzelnen Rohrreihe Druckverlustbeiwert von Rohrbündeln Strömungsmerkmale am querangeströmten Rohr und Rohrbündel 110

4 9.2 Berechnung des Druckverlustes im Rohrbündel mit Hilfe des Druckverlustbeiwertes u Berechnung des Druckverlustbeiwertes Einfluß der Temperaturabhängigkeit der Stoffwerte Einfluß der Anzahl der Rohrreihen Zusammenfassende Gleichungen des Druckverlustbeiwertes Strömungsverluste bei quer angeströmten Rohrbündcln mit Hilfe des Reibungsbeiwertes X A<i Druckverlust in Schüttungen StofFwerte Beispiele Bestimmung des Ruhedruckunterschiedes eines Schornsteins Bestimmung des Volumenstromes am Rohrkrümmer Reaktionskraft am Rohrkrümmer Reaktionskraft an einer stehenden und bewegten Platte Ausflußgeschwindigkeit und Reaktionskraft an einem Behälter Geschwindigkeiten, Drehmoment und Leistungsaufnahme an einem Pumpenlaufrad Grenzschichtdicke an einer ebenen Platte Strömungszustände im Rohr Wirbelablösung an einem quer angeströmten Rohr Stoßverlust an einer plötzlichen Querschnittserweiterung Druckverlust in einem Rohrwendel Druckverlust in einer Wasserrohrleitung Druckverlust in einer Heizölrohrlcitung Bestimmung der Rohrrauhigkeit Druckverlust in Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser Rcchteckschlitz - hydraulischer Durchmesser und Druckverlust bei laminarer Strömung Hintereinanderschaltung von Widerständen Parallelschaltung von Widerständen Beliebige Schaltung von Widerständen Hydraulischer Durchmesser und Druckverlust im Rohrbündel Wärmeaustauscher Heißwasseranlage mit Naturumlauf Pumpenanlage Widerstandsbeiwerte von Armaturen Kennzeichnung von Stellventilen Druckverlust durch Armaturengruppe am Erdgasbrenner Erhitzeranlage mit Naturzug Lufterhitzeranlage mit Gebläse Windkanal Schornsteinzugstärke Einfluß der Druckverluste auf die Schornsteinhöhe 198

5 10 31 Grenzgeschwindigkeit zur Unterteilung von kompressibler und inkompressibler Luftströmung Vergleich von inkompressibler und kompressibler Strömung Druckabfall bei isothermer Druckluftströmung Druckabfall bei adiabatischer Dampfströmung Zulässiger Rohrwiderstandsbeiwert bei adiabatischer Dampfströmung Zulässige Einzelwiderstände bei adiabatischer Heißdampfströmung Isotherme Strömung in einer Ferngasleitung Adiabatische Erdgasströmung mit kritischer Geschwindigkeit am Leitungsende Wasser-Volumenstrombestimmung mittels Meßblende Druckluft-Volumenstrombestimmung mittels Meßblende Heißdampf-Volumenstrombestimmung mittels Düse Feuchte-Luft-Volumenstrombestimmung mittels Normventuridüse Wasser-Volumenstrombestimmung mittels Meßblende und U-Rohr-Quecksilber-Differenzdruckmanometer Auslegung von Drosselscheiben Überschlägige Bestimmung der Widerstandsbeiwerte von Blende und Düse Druckverlust am Glattrohrbündel 233 Bildbeispiele ausgeführter Bauteile und Anlagen 236 Literaturverzeichnis 241 Stichwortverzeichnis 243