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Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

Stationäre Strömungen in Druckrohrleitungen. Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie. Gliederung. Einleitung Darcy-Weisbach-Gleichung Laminare Strömung 3.1 Geschwindigkeitsprofile Turbulente Strömung 4.1 Laminare Grenzschicht 4.2 Rauheitshöhe 4.3 Hydraulisch glatt

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Presentation Transcript

  1. Stationäre Strömungen in Druckrohrleitungen Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  2. Gliederung • Einleitung • Darcy-Weisbach-Gleichung • Laminare Strömung • 3.1 Geschwindigkeitsprofile • Turbulente Strömung • 4.1 Laminare Grenzschicht • 4.2 Rauheitshöhe • 4.3 Hydraulisch glatt • 4.4 Hydraulisch rau • 5. Moody-Diagramm Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  3. Einleitung • Rohrleitungen: wichtige Transportbauwerke • Fernleitungen, Kraftwerke & Landwirtschaft • Bau/Auslegung: Hydraulische Kenntnisse • Wasser • Öl • Dampf • Gas • etc. Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  4. Henry Darcy • * 1803 - † 1858 • Französischer Wasserbau-Ingenieur • Weiterentwicklung des Pitotrohr Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  5. Darcy-Weisbach-Gleichung • Allgemeines Widerstandsgesetz: hv : Energieverlusthöhe [m] λ : Widerstandsbeiwert [-] d : Durchmesser [m] v : Geschwindigkeit [m/s] g: Erdbeschleunigung [m/s²] hv,ö : Verlusthöhen durch lokale Störungen [m] Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  6. Laminare Strömung • Re < 2320 • Geordnete Strömungen • In Druckrohrleitungen selten • Anwendung: Fließvorgänge im Boden • (z.B. enge Kapillarröhrchen) Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  7. Geschwindigkeitsprofile • Verteilung der Geschwindigkeit über den Rohrdurchmesser Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  8. Turbulente Strömung • Re > 2320 • Querbewegungen höherer Energieverlust • Unebenheit der Wand: Turbulenzballen • Fließgeschwindigkeit gleichmäßiger verteilt Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  9. Laminare Grenzschicht • Wandbereich der turbulente Strömung • δl [mm] als Grenzschicht • Rauheitshöhe k [mm]: hydraulischer Versuch Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  10. k-Wert: Rohrstömungsexperiment • Umkehrung der Verlusthöhenberechnung Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  11. Hydraulisch glatt • δl >> k • Rauheitselemente von Grenzschicht eingehüllt • Eindeutiger Zusammenhang: • Geschwindigkeitsprofil flacher Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  12. Hydraulisch rau • δl < k/4 • Rauheitselemente ragen in turbulenten Kern • Direkter Einfluss Fließ- & Reibungsverhalten • Widerstand abhängig vom Durchmesser Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  13. Moody-Diagramm Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  14. Quellen • Bollrich, G.: Technische Hydromechanik 1, Berlin: Verlag Bauwesen 2000 • Schröder, R.; Zanke U.: Technische Hydraulik. Kompendium für den Wasserbau. 2. Aufl. Berlin; Heidelberg; New York: Springer, 2003 • Fachgebiet Technische Hydraulik und Ingenieurhydrologie, Gesamthochschule Kassel, Prof. Dr.-Ing. W. Kinzelbach, Meßmethoden in Hydraulik und Hydrologie, Blatt II 5.2 • www.wikipedia.de • www.wintershall.com Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  15. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  16. Anhang Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  17. Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  18. Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

  19. Zusätzliche Formeln Reynoldszahl: Fließgeschwindigkeit: λ (laminar): Bernoulligleichung: Matteo Kerpen 14.08.2013 Ingenieurshydrologie

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