Lösung zu Langes Rohr: Unterschied zwischen den Versionen

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*''I<sub>V tot</sub> = &Delta;p<sub>H</sub> / R<sub>V tot</sub>'' = 96 l/min
*''I<sub>V tot</sub> = &Delta;p<sub>H</sub> / R<sub>V tot</sub>'' = 96 l/min

'''[[langes Rohr|Aufgabe]]'''

Version vom 6. Oktober 2007, 14:00 Uhr

In einem ersten Schritt muss untersucht werden, ob die Strömung laminar oder turbulent ist. Dazu berechnen wir den kritischen Volumenstrom:

[math]I_{V_{krit}}=\frac{R_V}{k}=\frac{\frac {128 \eta l}{\pi d^4}}{\lambda \frac {8 \varrho l}{\pi^2d^5}}=\frac{16\pi\eta d} {\lambda\varrho}[/math] = 5.38 l/s = 323 l/min

Dieser Wert, der mit λ = 0.02 gerechnet worden ist, liegt deutlich höher als die gegebene Volumenstromstärke ab. Folglich ist der Volumenstrom laminar und der Widerstand beträgt

[math]R_V=\frac{128 \eta l}{\pi d^4}[/math] = 9.4 107 Pas/m3

Die Rohrreibungszahl λ hängt von der Rauheit des Rohres und von der mittleren Strömungsgeschwindigkeit. Im Grenzgebiet zwischen laminar und turbulent rechnet man mit einer Rohrreibungszahl von 0.028, was einen kritischen Volumenstrom von 232 l/min ergibt.

1. Im Rohr laufen zwei Prozesse ab, ein gravitativer und ein hydraulischer

  • Druckabfall im Gravitationsprozess: ΔpG = ρ g Δ h = 0.29 bar
  • Druckabfall im hydraulischen Prozess: ΔpH = RV1 IV = 1.17 bar
  • Totaler Druckabfall: Δptot = 1.46 bar

2. Leistung des gravitativen und des hydraulischen Prozesses

  • PG = ΔpG IV = g Δ h Im = 36.5 W
  • Ptot = 182 W

3. Der Widerstand des 2. Rohres ist umgekehrt proportional zur 4. Potenz des Durchmessers; für parallele Widerstände werden ihre Kehrwerte addiert

  • RV2 = (d1 / d2)4 * RV1 = 3.3 108 Pas/m3
  • RV tot = 7.3 107 Pas/m3
  • IV tot = ΔpH / RV tot = 96 l/min

Aufgabe