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Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.1 WS13/14 Frank Kameier Wiederholung zur 6. Vorlesung.

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Präsentation zum Thema: "Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.1 WS13/14 Frank Kameier Wiederholung zur 6. Vorlesung."—  Präsentation transkript:

1 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.1 WS13/14 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

2 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.2 WS13/14

3 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.3 WS13/14

4 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.4 WS13/14 Reibung Colebrook-White Formel als Näherung für turbulente Rohrströmungen laminare Rohrströmung (Hagen-Poiseuille-Strömung)

5 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.5 WS13/14 Quelle: Schade/Kunz 2007 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten

6 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.6 WS13/14 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

7 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.7 WS13/14

8 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.8 WS13/14 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Pumpe/Verdichter (aus Kennlinie)

9 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.9 WS13/14 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Lösungsstrategie: -Stromfaden von 1 nach 3 - p 1 =p 3, c 1 aus Konti - Druckverlust durch Einbau bei 2 - Druckverlust durch Reibung von 2 nach 3 bei konstanter Geschwindigkeit im Rohr (Konti-Gl. )

10 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.10 WS13/14 gesuchte Größen und

11 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.11 WS13/14 Quelle: Schade/Kunz 2007 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten Startwert der Iteration: Mitte des Diagramms =0,03.

12 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.12 WS13/14 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2013) Geschwindigkeit c hinter der Einbaustelle!

13 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.13 WS13/14 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2013) hier: 0,36 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle)

14 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.14 WS13/14 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2013) hier: 0,36 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle) D 1 =0,5 m D 2 =0,315 m A 2 /A 1 0,4 daher =0,6 d.h. =0,6*(0,4-1)^2 0,36

15 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.15 WS13/14 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 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.16 WS13/14 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.

17 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.17 WS13/14

18 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.18 WS13/14 Excel: Rohrreibung_VL7_Aehnlichkeitstheorie_100713lösung.xlsx Startwert vorgeben!!

19 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.19 WS13/14 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Ventilator Reibung Einbauten Absaugung aus einem Raum Ventilator siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx Praktikum 3, Teil 1

20 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.20 WS13/14 Bernoulli Gleichung unter Berücksichtigung von Verlusten Lösungsstrategie: -Stromfaden von 1 nach 3 - c 1 und c 2 aus Konti Ventilator

21 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.21 WS13/14 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 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.22 WS13/14 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 1 2

23 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.23 WS13/14 Druckverlustzahlen von Rohrleitungsteilen, aus Schade/Kunz (2007) hier: =0,20 (Geschwindigkeit jeweils hinter der Einbaustelle) 3

24 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.24 WS13/14 Quelle: Schade/Kunz 2007 Moody-Diagramm zur Bestimmung des Rohrreibungskoeffizienten Startwert der Iteration: Mitte des Diagramms =0,03.

25 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.25 WS13/14 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 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.26 WS13/14 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 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.27 WS13/14 siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx

28 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.28 WS13/14 Strömungsmaschine (Ventilator) muss Druckverlust kompensieren

29 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.29 WS13/14 Einheitenkontrolle: passt das?

30 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.30 WS13/14 siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx Gesamtdruckverlust Auslegungspunkt

31 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.31 WS13/14 siehe: exemplarische_auslegung_verluste xlsx

32 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.32 WS13/14 Lernziel 3 Energieeffizienz, mögliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl Begriffe verstehen -Vorwärts und rückwärts gekrümmte Schaufel -Ventilatorkennlinien, Leistung, Wirkungsgrad 1-D Stromfadentheorie/Ähnlichkeitstheorie/Energieeffizienz rückwärts gekrümmte Schaufel=energieeffizent vorwärt gekrümmte Schaufel Tischgebläse aus Praktikum Drehrichtung beachten!

33 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.33 WS13/14 x-Achse V_pkt y-Achse dp (Druckdifferenz), Y (spezifische Stutzenarbeit), H (Förderhöhe) Kennfeld einer Strömungsmaschine: Darstellung im x/y Diagramm siehe auch: Kennlinienhochrechnung_schritt_I_bis_IV_ xlsx

34 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.34 WS13/14 Ähnlichkeitstheorie –Vorgehensweise- Addition von branchenabhängigen Skalierungsfaktoren a) b) c) d) Steckt die Re-Zahl hinter. Soll hier erst einmal vernachlässigt werden!

35 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.35 WS13/14 Ähnlichkeitstheorie -Dimensionslose Darstellung-

36 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.36 WS13/14 Radialventilatoren - Schaufelformen - vorwärts gekrümmt Drehrichtung radial endend gerade Drehrichtung rückwärts gekrümmt Drehrichtung

37 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.37 WS13/14 Ventilatorenfibel, Turbo-Lufttechnik, Grundmann/Schönholtz; Fotos:Internet diagonalradial Exkurs: Ventilatoren Was versteht man unter einem Ventilator? axial

38 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.38 WS13/14 Ventilatorenfibel, Turbo-Lufttechnik, Grundmann/Schönholtz; Fotos:Internet centrifugal fan Turbo-machine / Blower / Industrial Fan mehr Details in Strömungstechnik II axial fan rotor stator rotor blade impeller volute inlet nozzle Exkurs: Ventilatoren Was versteht man unter einem Ventilator?

39 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.39 WS13/14 39 Wann nennt man eine Strömungsmaschine Ventilator? Druckerhöhung < Pa Exkurs: Ventilatoren Was versteht man unter einem Ventilator?

40 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.40 WS13/14 Laufradformen eines Radialventilators

41 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.41 WS13/14 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel Umsetzung des Diagramms nach EXCEL:

42 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.42 WS13/14 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

43 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.43 WS13/14 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

44 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.44 WS13/14 Drosselkennlinien bei konstantem Eintritts- und unterschiedlichem Austrittswinkel

45 Frank Kameier - Strömungstechnik I und Messdatenerfassung Folie VL7/ Nr.45 WS13/14


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