Verfahrenstechnik und Technische Chemie
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Verfahrenstechnik und Technische Chemie Das Forum für die Chemie jenseits von Reagenzgläsern und Glaskolben. Hier können Probleme der Reaktionstechnik sowie der thermischen und mechanischen Stoffwandlungs- und Trennprozesse diskutiert werden.

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Alt 06.06.2018, 13:31   #1   Druckbare Version zeigen
Prototyp Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 19
Fließgeschwindigkeit Druckluft

Ein 1 m³ fassender Ölbehälter (d = 0,75m, h = 2,2 m) wird über ein Ventil von oben mit Druckluft beaufschlagt, um das Öl nach unten aus dem Behälter zu drücken.

Die Druckluftleitung hat 3/4 Zoll (Innendurchmesser = 22,3 mm) und 2 bar. Der Druckverlust beträgt maximal 0,1 bar.

Wie lässt sich mit diesen Angaben die Geschwindigkeit der Druckluft in der Leitung bestimmen?
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Alt 06.06.2018, 21:57   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.158
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Hi Prototyp,


die Geschwindigkeit der Druckluft ist nahe der Rohrwandung gering, in der Achse des Rohrs höher. Meinst Du den Volumenstrom? DannHagen-Poiseuille. Danach prüfen ob die Strömung laminar ist, was ich bei den angegebenen Daten vermute.


Freundliche Grüße
cg
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Alt 08.06.2018, 12:35   #3   Druckbare Version zeigen
Prototyp Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 19
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Hagen-Poiseuille ist ein guter Hinweis. Allerdings scheint es so zu sein, dass die Gleichung bei Gasen nur eingeschränkt gilt.
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Alt 09.06.2018, 06:54   #4   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.158
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Hi Prototyp,


richtig, sie gilt nur bei laminarer Strömung. Deshalb mein Hinweis, das zu prüfen.

Bei relativ geringen Druckverlusten ist Hagen-Poiseuille eine gute Näherung, die für alle technischen Zwecke genügt. Die Rauhigkeit der Rohrinnenwandung hat ja auch erhebichen Einfluss und lässt sich nur grob abschätzen, was zu entsprechendem Fehler führt, es sei denn sie wäre poliert.



Freundliche Grüße
cg
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Alt 11.06.2018, 13:00   #5   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.361
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Zitat:
Zitat von Prototyp Beitrag anzeigen
Hagen-Poiseuille
Dann aber bitte die Variante für kompressible Fluide. https://en.wikipedia.org/wiki/Hagen%E2%80%93Poiseuille_equation#Poiseuille's_equation_for_compressible_fluids
Wenn es turbulent wird, sind Blasius oder Nikuradse erste Anlaufpunkte.
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.06.2018, 06:17   #6   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.158
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Bei 5 % Druckverlust ist die Wirkung der Expansion gering. Der Einfluss der Rauhigkeit der Rohrinnenwandung größer.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.06.2018, 09:22   #7   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.361
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Zitat:
Zitat von cg Beitrag anzeigen
Einfluss der Rauhigkeit der Rohrinnenwandung
Nicht bei den Bedingungen, bei denen Hagen-Poiseuille anwendbar wäre. HP beinhaltet keine Wandrauhigkeit.
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.06.2018, 09:15   #8   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.158
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Weil HP von ideal glatten Wandungen ausgeht.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.06.2018, 10:14   #9   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.361
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

HP geht von einer voll ausgebildeten, laminaren Strömung mit Haftbedingung an der Wand aus. Bei laminaren Strömungen kann der Einfluss der Wandrauigkeit so lange vernachlässigt werden, wie der freie Querschnitt nicht merklich eingeengt wird. Bei einem 3/4 Zoll Rohr Innendurchmesser = 22,3 mm ist mit einer maximalen Rauhigkeit von < 0,5 mm (eher so um die 0,05 mm) zu rechnen, also Pillepalle.
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Alt 17.06.2018, 18:07   #10   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.158
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

hast Du schon mal die innere Wandung eines geschweißten und verzinkten 3/4"-Rohrs und er zugehörigen gegossenen Fittings und der Übergänge zwischen diesen angesehen?
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.06.2018, 08:54   #11   Druckbare Version zeigen
safety  
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Beiträge: 1.361
AW: Fließgeschwindigkeit Druckluft

Zitat:
Zitat von cg Beitrag anzeigen
hast Du schon mal die innere Wandung eines geschweißten und verzinkten 3/4"-Rohrs und er zugehörigen gegossenen Fittings und der Übergänge zwischen diesen angesehen?
Ja, habe ich. Und wenn unsere Technik Fittinge verbauen würde, bei denen die Übergänge so schlecht sind, dass es zu merklichen Problemen (e.g. Druckverlusten) kommen würde ...
Hauptwiderstand im oben beschriebenen Aufbau wäre KVS-Wert des Ventils, Übergang von Rohr in den Behälter, Formteile wie Bögen/ Winkel sowie Rohrreibung.

Zitat:
Zitat von cg Beitrag anzeigen
innere Wandung eines geschweißten und verzinkten 3/4"-Rohrs
Übliche Wandrauhigkeit eines verzinkten Rohres: 0,1 bis 0,16 mm. Immer noch Pillepalle. Scaling habe ich mit 0,5 angesetzt.
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