Stromung und Druckverlust

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1 Kamprath-Reihe Dipl.-Ing. Walter Wagner Stromung und Druckverlust Mit Beispielsammlung 6., bearbeitete Auflage Vogel Buchverlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 Formelzeichen und Einheiten 11 1 Einleitung 13 2 Grundgesetze der reibungsfreien Stromung Kontinuitatsgleichung Energiegleichung Energieformen in einem Stromungssystem Kinetische Energie Potentielle Energie Druck-Energie Innere Energie Bernoullische Gleichung Druck-Definition in einer Stromung Gesamtdruck Kinetischer Druck (Dynamischer Druck) Stromung in gekriimmten Bahnen Druckanderungen senkrecht zur Stromung Geschwindigkeitsverteilung in einer gekriimmten Stromung Impulsgleichung Rohrkriimmer Staudruck gegen Flachen Bewegte Platte RuckstoBkraft Impuisstrommoment (Drehimpuis) 26 3 Innere Flussigkeitsreibung (Viskositat) 27 4 Stromungsformen Laminare Rohrstromung Turbulente Stromung 31 5 Grenzschichten Laminare Grenzschicht Einlauflange im laminar durchstromten Rohr Grenzschichtdicke aus der Impulsstromgleichung Turbulente Grenzschicht Turbulente Grenzschichtdichte Dicke der laminaren Unterschicht bei glatten Rohren Einlauflange im turbulent durchstromten Rohr Universelles Geschwindigkeitsverteilungsgesetz 45 6 Ablosung und Wirbelbildung Durchstromte Korper Umstromte Korper Grenschichtdicke bei quer angestromten Korpern Grenzschichtdicke am Kreiszylinder 55

3 6.3 Querschnittsveranderungen Unstetige Querschnittserweiterung Stetige Querschnittserweiterung Unstetige Querschnittsverengung Stetige Verengungen Verengungen und Erweiterungen 59 7 Druckverlust Druckverlust in Rohrsystemen Nicht kreisformige Querschnitte Druckverlustdefinition Druckverlust in Gasleitungen bei grobem Druckabfall Druckabfall bei isothermer Stromung Druckabfall bei adiabater Stromung Laminare Rohrstromung Turbulente Rohrstromung Turbulente Stromung in rauhen Rohren Berechnung Vollkommen rauhe Rohre Gesamter Bereich Rohrrauhigkeit Ubergangsgebiet von laminarer zu turbulenter Stromung Reibungszahl X. bei Metallschlauchen Rohreinlaufverluste Laminare Stromung Turbulente Stromung Druckabfall in gekriimmten Rohren Geometrie der Rohrschlange Laminare Stromung Turbulente Stromung Widerstand in ebenen Rohrschlangen Druckverlust in Rohrbogen Druckverlust im Krummer und Knie Druckverlust fur sonstige Formstiicke Widerstandsbeiwerte fur Einbauten Widerstandsbeiwerte fur Rohrleitungsorgane Armaturen Ruckschlagarmaturen Schmutzfanger Bezugssystem fur die Druckverlustbestimmung Flachenwiderstand Laminare Grenzschicht der ebenen, glatten Platte Turbulente Grenzschicht der ebenen, glatten Platte Rauhe Platten Form- und Gesamtwiderstand Druckverlustbeiwert eines Einzelrohres Druckverlustbeiwert einer einzelnen Rohrreihe Druckverlustbeiwert von Rohrbundeln Stromungsmerkmale am querangestromten Rohr und Rohrbundel 128

4 9.2 Berechnung des Druckverlustes im Rohrbflndel mit Hilfe des Druckverlustbeiwertes i; Berechnung des Druckverlustbeiwertes EinfluB der Temperaturabhangigkeit der Stoffwerte EinfluB der Anzahl der Rohrreihen Zusammenfassende Gleichungen des Druckverlustbeiwertes Stromungsverluste bei quer angestromten Rohrbiindeln mit Hilfe des Reibungsbeiwertes X iq Druckverlust in Schuttungen Ausgewahlte Themen der Stromungstechnik Stromungsverteilung und Sammlung Anlagendruckverlust Strang-Systeme Verzweigte Systeme Rohrsysteme Gesamtwiderstand Schwebegeschwindigkeit Schallgeschwindigkeit (Druckfortpflanzungsgeschwindigkeit) Stromung durch Lochscheiben Druckverlust bei Einbauten im Kanalsystem Druckverlust bei Versperrung mit einem Korper Druckverlust bei einem Korper mit Formwiderstand Druckverlust im Warmetauscher Stromungsbegrenzung bei Fliissigkeiten durch Kavitation Kavitationszahl <r Kavitationszahlen Stromungsbegrenzung bei Gasen durch Schallgeschwindigkeit Totaler Druck, totale Temperatur und totale Dichte Widerstandsbeiwerte Stromungsverteilung zwischen Verteiler und Sammler Widerstandbeiwerte von Verteiler und Sammler Verteiler mit konstantem Querschnitt iiber die Lange Sammler mit konstantem Querschnitt iiber die Lange Verteiler und Sammler in U-Form (mit konstantem Querschnitt) Verteiler und Sammler in Z-Form (mit konstantem Querschnitt) Stromungsverteilung bei Apparateanstromung Korrekturglied fur die kinetische Energie in der Bemoullischen Gleichung (Coreolis-Koeffizient) Verlustbeiwert bei einer das System verlassenden Stromung Flussigkeitsgasstromung '73 11 Zusammenstellung der wichtigsten Gleichungen StofTwerte Beispiele Bestimmung des Ruhedruckunterschiedes eines Schornsteins Bestimmung des Volumenstromes am Rohrkrummer Reaktionskraft am Rohrkrummer Reaktionskraft an einer stehenden und bewegten Platte AusfluBgeschwindigkeit und Reaktionskraft an einem Behalter 206

5 10 6 Geschwindigkeiten, Drehmoment und Leistungsaufnahme an einem Pumpenlaufrad Grenzschichtdicke an einer ebenen Platte 8 Stromungszustande im Rohr ~ 9 9 Wirbelablosung an einem quer angestromten Rohr 20y 10 StoBverlust an einer plotzlichen Querschnittserweiterung 11 Druckverlust in einem Rohrwendel 12 Druckverlust in einer Wasserrohrleitung 13 Druckverlust in einer Heizolrohrleitung Bestimmung der Rohrrauhigkeit 15 Druckverlust in Abhangigkeit vom Rohrdurchmesser Rechteckschlitz - hydraulischer Durchmesser und Druckverlust bei laminarer Strijmung Hintereinanderschaltung von Widerstanden 18 Parallelschaltung von Widerstanden 23 ' 19 Beliebige Schaltung von Widerstanden Hydraulischer Durchmesser und Druckverlust im Rohrbiindelwarmeaustauscher HeiBwasseranlage mit Naturumlauf Pumpenanlage Widerstandsbeiwerte von Armaturen 2 "*" 24 Kennzeichnung von Stellventilen 24^ 25 Druckverlust durch Armaturengruppe am Erdgasbrenner Erhitzeranlage mit Naturzug 2^2 27 Lufterhitzeranlage mit Geblase Windkanal Schornsteinzugstarke EinfluB der Druckverluste auf die Schornsteinhohe 26^ 31 Grenzgeschwindigkeit zur Unterteilung von kompressibler und inkompressibler Luftstromung Vergleich von inkompressibler und kompressibler Stromung Druckabfall bei isothermer Druckluftstromung Druckabfall bei adiabatischer Dampfstromung Zulassiger Rohrwiderstandsbeiwert bei adiabatischer Dampfstromung Zulassige Einzelwiderstande bei adiabatischer HeiBdampfstromung Isotherme Stromung in einer Femgasleitung 2^ 38 Adiabatische Erdgasstromung mit kritischer Geschwindigkeit am Leitungsende Wasser-Volumenstrombestimmung mittels MeBblende 28^ 40 Druckluft-Volumenstrombestimmung mittels MeBblende HeiBdampf-Volumenstrombestimmung mittels Diise 2^2 42 Feuchte-Luft-Volumenstrombestimmung mittels Normventuriduse Wasser-Volumenstrombestimmung mittels MeBblende und U-Rohr-Quechsilber-Differenzdruckmanometer Auslegung von Drosselscheiben Uberschlagige Bestimmung der Widerstandsbeiwerte von Blende und Diise Druckverlust am GlattrohrbUndel Druckverlust einer WarmetrSgeranlage Stromungsverteilung bei Apparateanstromung 3 9 Bildbeispiele ausgefiihrter Bauteile und Anlagen 311 Literaturverzeichnis 315 Stichwortverzeichnis 317