Wiederholung zur 6. Vorlesung

Präsentation zum Thema: "Wiederholung zur 6. Vorlesung"—  Präsentation transkript:

1 Wiederholung zur 6. Vorlesung
Frank Kameier Wiederholung zur 6. Vorlesung Strömungstechnik I und Messdatenverarbeitung Rechnen mit Bernoulli unter Berücksichtigung von Druckverlusten – 1-D Strömung entlang einer Stromlinie laminar / turbulent  Reynoldscher Farbfadenversuch

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4 Reibung laminare Rohrströmung (Hagen-Poiseuille-Strömung) Colebrook-White Formel als Näherung für turbulente Rohrströmungen

5 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten 
Quelle: Schade/Kunz 2007

6 Frank Kameier 7. Vorlesung
Strömungstechnik I und Messdatenverarbeitung Rechnen mit Bernoulli unter Berücksichtigung von Druckverlusten – 1-D Strömung entlang einer Stromlinie Beispiel aus Schade/Kunz Beispiel Praktikum 3

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8 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten
Pumpe/Verdichter (aus Kennlinie)

9 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten
Lösungsstrategie: Stromfaden von 1 nach 3 p1=p3, c1 aus Konti Druckverlust durch Einbau bei 2 Druckverlust durch Reibung von 2 nach 3 bei konstanter Geschwindigkeit im Rohr (Konti-Gl )

10 gesuchte Größen l und z ???

11 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten 
Quelle: Schade/Kunz 2007 Startwert der Iteration: Mitte des Diagramms =0,03.

12 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen,
aus Schade/Kunz (2013) Geschwindigkeit c hinter der Einbaustelle!

13 hier: 0,36 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen,
aus Schade/Kunz (2013) hier: 0,36 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle)

14 hier: 0,36 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen,
aus Schade/Kunz (2013) D1=0,5 m D2=0,315 m A2/A10,4 daher =0,6 d.h. =0,6*(0,4-1)^20,36 hier: 0,36 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle)

15 Formel nach Colebrook-White statt des Moody-Diagramms
Für das vorliegende Beispiel: c=((2*g*(H+L*SIN(alpha*PI()/180))/(1+lambda_s*L/d_3+zeta-(d_3/d_1)^4)))^0,5 lambda=f(Re) Re=c*D/nue Somit steht c auf beiden Seiten der Gleichung => Iteration (Schätzung) ist notwendig!

16 Iteration unter Excel Bedienungshinweise:
Die Problematik einer Funktion mit einer Variablen links und rechts vom Gleichheitszeichen (c=f(c, D,h,etc.)) wird unter Excel Zirkelbezug genannt. Unter Datei/Optionen/Formeln muss „Iterative Berechnung“ aktiviert sein. Häufig ist es sinnvoll, beim Eintragen von Werten oder ändern von Formeln die Berechnung auf „Manuell“ zu stellen, um erst mit F9 eine neue Berechnung auszulösen.

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18 Startwert vorgeben!! Excel: Rohrreibung_VL7_Aehnlichkeitstheorie_100713lösung.xlsx

19 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten
Praktikum 3, Teil 1 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Absaugung aus einem Raum Ventilator Ventilator Reibung Einbauten siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx

20 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten
Lösungsstrategie: Stromfaden von 1 nach 3 c1 und c2 aus Konti 3 Ventilator 2 1

21 Iteration unter Excel Bedienungshinweise:
Die Problematik einer Funktion mit einer Variablen links und rechts vom Gleichheitszeichen (c=f(c, D,h,etc.)) wird unter Excel Zirkelbezug genannt. Unter Datei/Optionen/Formeln muss „Iterative Berechnung“ aktiviert sein. Häufig ist es sinnvoll, beim Eintragen von Werten oder ändern von Formeln die Berechnung auf „Manuell“ zu stellen, um erst mit F9 eine neue Berechnung auszulösen.

22 Einströmung scharfkantig =0,5
Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2013) hier: Einströmung scharfkantig =0,5 unstetige Querschnittsänderung 0,34 Krümmer =0,2 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle) sowie Rohrreibung 2 1

23 hier: =0,20 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen,
aus Schade/Kunz (2007) hier: =0,20 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle) 3

24 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten 
Quelle: Schade/Kunz 2007 Startwert der Iteration: Mitte des Diagramms =0,03.

25 Formel nach Colebrook-White statt des Moody-Diagramms
Für das vorliegende Beispiel: lambda=(-2*LOG((2,51/(Re*(WENN(lambda=0;0,03;lambda))^0,5))+(epsilon/(3,71*D_2))))^-2 lambda=f(Re) Re=c*D/nue Somit steht lambda auf beiden Seiten der Gleichung => Iteration (Schätzung) ist notwendig!

26 Iteration unter Excel Bedienungshinweise:
Die Problematik einer Funktion mit einer Variablen links und rechts vom Gleichheitszeichen (c=f(c, D,h,etc.)) wird unter Excel Zirkelbezug genannt. Unter Datei/Optionen/Formeln muss „Iterative Berechnung“ aktiviert sein. Häufig ist es sinnvoll, beim Eintragen von Werten oder ändern von Formeln die Berechnung auf „Manuell“ zu stellen, um erst mit F9 eine neue Berechnung auszulösen.

27 siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx

28 Strömungsmaschine (Ventilator) muss Druckverlust kompensieren

29 Einheitenkontrolle: passt das?

30 Gesamtdruckverlust Auslegungspunkt
siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx

31 siehe: exemplarische_auslegung_verluste020313.xlsx

32 1-D Stromfadentheorie/Ähnlichkeitstheorie/Energieeffizienz Lernziel 3
Energieeffizienz, mögliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl Begriffe verstehen Vorwärts und rückwärts gekrümmte Schaufel Ventilatorkennlinien, Leistung, Wirkungsgrad vorwärt gekrümmte Schaufel rückwärts gekrümmte Schaufel=energieeffizent Tischgebläse aus Praktikum Drehrichtung beachten! Drehrichtung beachten!

33 Kennfeld einer Strömungsmaschine: Darstellung im x/y Diagramm
siehe auch: Kennlinienhochrechnung_schritt_I_bis_IV_ xlsx x-Achse  V_pkt y-Achse  dp (Druckdifferenz), Y (spezifische Stutzenarbeit), H (Förderhöhe)

34 b) a) d) c) Ähnlichkeitstheorie –Vorgehensweise-
Steckt die Re-Zahl hinter. Soll hier erst einmal vernachlässigt werden! Addition von branchenabhängigen Skalierungsfaktoren d) c)

35 Ähnlichkeitstheorie -Dimensionslose Darstellung-

36 Radialventilatoren - Schaufelformen -
vorwärts gekrümmt Drehrichtung radial endend Drehrichtung gerade rückwärts gekrümmt Drehrichtung rückwärts gekrümmt

37 Exkurs: Ventilatoren Was versteht man unter einem Ventilator? axial
radial diagonal Ventilatorenfibel, Turbo-Lufttechnik, Grundmann/Schönholtz; Fotos:Internet

38 centrifugal fan axial fan Exkurs: Ventilatoren
Was versteht man unter einem Ventilator? Turbo-machine / Blower / Industrial Fan  mehr Details in Strömungstechnik II rotor stator inlet nozzle impeller centrifugal fan rotor blade axial fan volute Ventilatorenfibel, Turbo-Lufttechnik, Grundmann/Schönholtz; Fotos:Internet

39 Wann nennt man eine Strömungsmaschine Ventilator?
Exkurs: Ventilatoren Was versteht man unter einem Ventilator? Wann nennt man eine Strömungsmaschine Ventilator?  Druckerhöhung < Pa

40 Laufradformen eines Radialventilators

41 Umsetzung des Diagramms nach EXCEL:
Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

42 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

43 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

44 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

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