Maschinist für Löschfahrzeuge Der Saugvorgang Folie 1
Lernziel Die Teilnehmer sollen die Grundlagen des Saugvorgangs erklären können Folie 2
Physikalische Grundlagen Die Erdkugel ist von einer Lufthülle umgeben (Atmosphäre), diese ist viele Kilometer hoch und wird zum Erdmittelpunkt hin angezogen. Aufgrund ihrer Masse und der Erdanziehungskraft (Gravitation) übt sie eine Gewichtskraft auf die Erdoberfläche aus. Setzt man die Fläche zu der darauf lastenden Kraft ins Verhältnis, so erhält man den Luftdruck ( Druck = Kraft/Fläche) Folie 3
Luftdruck Einheiten Die SI-Einheit des Luftdrucks ist das Pascal (Einheitszeichen Pa) oder die auch zulässige Einheit Bar (Einheitszeichen bar = 10 5 Pa). Da der Luftdruck auf Meereshöhe im Durchschnitt 101325 Pa, also rund 100.000 Pa beträgt, wird er meistens mit dem Faktor 100 in Hektopascal (1013,25 hpa) oder mit gleichem Zahlenwert Millibar (mbar) angegeben. Der Luftdruck wird meistens mit einem Barometer gemessen, wobei oft noch veraltete Einheiten verwendet werden. Dabei ist 1 hpa = 1 mbar = 0,75 Torr (= mm Hg oder Millimeter Quecksilbersäule). 1000 mbar = 1 bar = 1 kg/cm 2 Folie 4
Physikalische Grundlagen In Meereshöhe NN (Normalnull gemessen im Jahresmittel in Amsterdam) lastet auf jedem cm 2 der Erdoberfläche eine Luftsäule mit einer Masse von 1,013 kg (1013 hpa oder 1013 mbar alt) Das entspricht der Gewichtskraft, die eine Wassersäule bei 4 O C von 10,33 m Höhe auf 1 cm 2 Grundfläche ausübt. Diese Verhältnisse entsprechen einem Druck von 1013 hpa Folie 5
Anomalie des Wassers Wasser hat unter Normaldruck (101325 Pa) und bei 3,98 C die größte Dichte (0,999972 g/cm³). Das bedeutet, dass 1 kg Wasser das kleinste Volumen (1000,028 cm³; 1,000028 l) bei diesen Bedingungen hat. Daher dehnt es sich wenn man von dieser Anfangstemperatur ausgeht sowohl bei Erwärmung als auch bei Abkühlung aus (die Dichte sinkt in beiden Richtungen). (Wikipedia) www.chemie-macht-spaß.de Anomalie des Wassers 1 kg Wasser = 1,0197 l bei 4 Grad Celsius 1013 hpa x 1,0197 dm 3 : 100 = 10,33 m Folie 6
Luftdruck = 1013 hpa Wassertemperatur 4 Grad Celsius Wasseröhre vollständig mit Wasser füllen und dann umdrehen. Wasserspiegel wird bei 10,33 m stehen bleiben. 10,33 m Folie 7
Geodätische Saughöhe Die geodätische Saughöhe ist der gemessene Höhenunterschied zwischen der Mitte des ersten Laufrades und der Wasseroberfläche bei 1013 hpa und einer Wassertemperatur von 4 o C Folie 8
Mitte des Eintritts des 1. Laufrades Geodätische Saughöhe Wasseroberfläche Folie 9
Theoretische Saughöhe die Sauganlage ist völlig entlüftet der Luftdruck beträgt 1013 hpa bei NN die Wassertemperatur beträgt +4 o C die Wassersäule würde jetzt in der Saugleitung 10,33 m hochgedrückt die theoretische Saughöhe beträgt bei optimalen Bedingungen 10,33 m Folie 10
Abnahme der Theoretischen Saughöhe wetterbedingter Luftdruck zunehmende Höhenlage (Ortsbarometerstand) je 100 m x 0,12 steigende Wassertemperatur Verlust durch Reibung in der Leitung unvollkommene Entlüftung Beschleunigungsverluste. Wasser muss von der Ruhe in Bewegung versetzt werden. Folie 11
Praktische Saughöhe ergibt sich aus der tatsächlichen theoretischen Saughöhe abzüglich 15% Verlust durch Undichtigkeiten und Reibung höchste praktische Saughöhe bei NN und 1013 hpa sowie 4 Grad C Wassertemperatur, abzüglich 15% Verluste ergibt 8,78 m Folie 12
Abnahme der Saughöhe bei +4 0 C Wassertemperatur und zunehmender Höhenlage Standplatz 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Barometer 1013 1001 989 977 965 953 941 928 916 904 892 Abnahme der Saughöhe 0 0,12 0,24 0,36 0,48 0,62 0,74 0,86 0,99 1,11 1,23 Th. Saughöhe 10,33 10,21 10,09 9,96 9,85 9,71 9,59 9,46 9,34 9,22 9,1 15% Verluste 1,55 1,53 1,51 1,49 1,48 1,46 1,44 1,42 1,40 1,38 1,36 Praktische Saughöhe 8,73 8,68 8,58 8,47 8,37 8,25 8,15 8,04 7,94 7,84 7,71 Folie 13
Abnahme der Saughöhe bei 1013 mbar und steigender Wassertemperatur Wassertemperatur 4 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Abnahme der Saughöhe Th. Saughöhe 0 0,12 0,24 0,43 0,75 1,26 2,03 3,18 4,83 7,15 10,33 10,33 10,21 10,09 9,90 9,85 9,07 8,30 7,15 5,50 3,13 0-15% Verluste 1,55 1,53 1,51 1,48 1,44 1,36 1,24 1,07 0,83 0,48 0 Pr. Saughöhe 8,78 8,68 8,58 8,42 8,14 7,71 7,06 6,08 4,67 2,70 0 Folie 14
Beispiel für die Berechnung der praktischen Saughöhe Standort 300 m über NN Wassertemperatur 20 o C Ortsbarometerstand 977 hpa (300 x 0,12=36) 1013-36 = 977 mbar : 100 = 9,77 m Th.Saughöhe bei 4 o C Abnahme bei 20 o C Verbleiben davon 15% Verlust Praktische Saughöhe 9,77 m 0,24 m 9,53 m 1,43 m 8,10 m Folie 15
Manometrische Saughöhe wird bei der Wasserförderung am Eingangsdruckmessgerät auf der roten Skala angezeigt Anzeige stellt sich bei ruhender Wassersäule auf die geodätische Saughöhe ein Folie 16
Theoretische Saughöhe 10,33 m Praktische Saughöhe -tatsächliche theor. Saughöhe - abzüglich 15 % Reibung und Undichtigkeit - maximal 8,78 m Geodätische Saughöhe Manometrische Saughöhe - abhängig vom Förderstrom Wasseroberfläche Verluste beim Saugvorgang Folie 17
Änderung der Manometrischen Saughöhe Manometrische Saughöhe steigt: -Saugkorb oder Sieb an der FP verstopft Manometrische Saughöhe steigt, Ausgangsdruck fällt: Förderstrom hat zugenommen, weil ein Schlauch geplatzt ist, die Wasserabgabe in der Strahlrohrstrecke gestiegen ist oder das Druckbegrenzungsventil angesprochen hat. Folie 18
Änderung der Manometrischen Saughöhe Manometrische Saughöhe fällt, Zeiger flattert: Pumpe zieht Luft durch: Undichtigkeit in der Saugleitung Saugkorb zieht Luft Luftpolster in der Saugleitung durch einen Bogen in der Saugleitung der höher ist als der Saugeingang der FP. Folie 19
Regeln für das Saugen Druckausgänge und Entleerungshähne schließen Saugkorb mindestens 30 cm unter Wasser Saugschutzkorb verwenden bei stark verschmutztem Gewässer Saugkorb in Fließrichtung legen bei hoher geodätischer Saughöhe, Saugkorb gegen die Fließrichtung legen Folie 20
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Folie 21
Quellen: Berufsfeuerwehr Feuerwehr Frankfurt / Main Feuerwehr Blofeld Präsentation erstellt: 2008 Layout: Feuerwehr Blofeld Folie 22
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