Druckverluste
Druckverluste in Leitungssystemen
Die Bestimmung der Druckverluste ist wichtig für die Auslegung des Leitungssystems und für die Dimensionierung der Aggregate und Pumpen.
Die Druckverluste können mittels Messungen am fertigen Leitungssystem erfolgen - es ist jedoch besser, die Leitungsverluste direkt bei der Auslegung und Planung im Vorfeld zu identifizieren.
Die Ermittlung der Druckverluste in Rohrsystemen ist im Folgenden ausführlich beschrieben.
Bei Rückfragen steht Ihnen das CONEXA Team gern beratend zur Seite.
Laminare oder turbulente Strömung
Die Ermittlung der Druckverluste hängt in erster Linie davon ab ob die Strömung laminar oder turbulent ist. Die Ermittlung der Rohrreibungszahl wird mit zwei verschiedenen Formeln berechnet je nachdem, ob eine laminare Strömung oder eine turbulente Strömung vorliegt.
Laminare Strömung | = | geringere Druckverluste |
Turbulente Strömung | = | signifikant erhöhte Druckverluste |
Berechnung Reynoldszahl:
$$\displaystyle Re = {{c*d} \over {\nu(T)}}$$
Reynoldszahl Re < 2320 | Reynoldszahl Re > 2320 |
Berechnung Rohrreibungszahl λ : | |
$$\displaystyle\lambda = {64 \over Re}$$ (für Re < 2320) | $$\displaystyle\lambda = {0.3164 \over \sqrt[4]{Re}}$$ (für Re ≥ 2320) |
Der Druckverlust im Rohr wird mit der Kennzahl Δp angegeben und wie folgt berechnet:
$$\displaystyle\Delta p = \lambda * {L \over d} * {{p(T) * c^2} \over 2} \text{[Pa]}$$
Einzelwiderstände der Systemkomponenten
Neben den Druckverlusten innerhalb des Rohres ergeben sich zusätzliche Druckverluste innerhalb der einzelnen Verschraubungskörper und Rohrbiegungen. Für die Berechnung der Druckverluste der einzelnen Komponenten werden folgende Kennzahlen eingerechnet:
Berechnung Einzelwiderstand:
$$\Delta p = \zeta * \rho(T)*{c^2 \over 2} \text{ [Pa]}$$
Die Widerstandsbeiwerte für einzelne Rohrleitungskomponenten sind als Mittelwerte für die gesamte Baureihe angegeben.
Widerstandsbeiwert für Rohrbogen
Bei Rohrbogen ist das Verhältnis von Innendurchmesser des Rohrs zum Biegeradius des Rohrs ausschlaggebend:
| Biegeradius / Rohrdurchmesser | Widerstandsbeiwert |
|---|---|
| $${R \over d} = 2$$ | $$\zeta = 0.21$$ |
| $${R \over d} = 4$$ | $$\zeta = 0.14$$ |
| $${R \over d} \leq 6$$ | $$\zeta = 0.11$$ |
Widerstandsbeiwert für gerade Verschraubungskörper
z.B: C-G, C-GE, C-EGE
Der Druckverlust in geraden Verschraubungen ist sehr gering, bis hin zu nicht messbar. Generell kann folgender Widerstandsbeiwert für gerade Verschraubungen angenommen werden:
Gerade Verschraubung:
$$\zeta = 0.01 \text{ ... } 0.05$$
Widerstandsbeiwert für Reduzierungen
Widerstandsbeiwert für Reduzierungen, Erweiterung in Flussrichtung
z.B: C-RED, C-GR, C-KOVO
Der Widerstandsbeiwert wird bei Reduzierungen mit der Verengung auf der Eintrittsseite wie folgt ermittelt:
$$\zeta = ({A_2 \over A_1} - 1)^2$$
A₁ = Fläche der Eintrittsöffnung
A₂ = Fläche der Austrittsöffnung
Die Angabe eines Zahlenwerts ist nicht sinnvoll, da der Widerstandsbeiwert Werte von 1,5 bis 5000 annehmen kann.
Widerstandsbeiwert für Reduzierungen, Verengung in Flussrichtung
z.B: C-RED, C-GR, C-KOVO
Der Widerstandsbeiwert wird bei Reduzierungen mit der Verengung auf der Austrittsseite wie folgt ermittelt:
| Austrittsöffnung (A₂) ⁄ Eintrittsöffnung (A₁) | Widerstandsbeiwert |
|---|---|
A₂ ⁄ A₁ = 0,8 | ζ = 0,15 |
A₂ ⁄ A₁ = 0,6 | ζ = 0,25 |
A₂ ⁄ A₁ = 0,4 | ζ = 0,35 |
A₂ ⁄ A₁ = 0,2 | ζ = 0,42 |
A₁ = Fläche der Eintrittsöffnung
A₂ = Fläche der Austrittsöffnung
Widerstandsbeiwert für Hochdruck-Schwenkverschraubungen
z.B: C-WH-M, C-WH-R
Die Stellung der Hohlschraube in der Schwenkverschraubung ist maßgeblich für den Widerstandsbeiwert.
Die Stellung der Hohlschraube am Einbauort ist nicht vorhersehbar. Daher kann nur ein möglicher Bereich für den Widerstandsbeiwert angegeben werden:
| Typ | Widerstandsbeiwert |
| C-WH | ζ = 3 ... 6 |
Widerstandsbeiwert für Verzweigungen
Widerstandsbeiwert für Verzweigungen
z.B: C-K, C-TE, C-T, C-ET, C-EVT, C-EVL
Bei Verzweigungen kommt es darauf an, ob die Verzweigung für eine Strömungsteilung oder eine Strömungsvereinigung benutzt wird:
Gerader Durchflussraum der Verschraubung
Verzweigung der Verschraubung
Widerstandsbeiwert für Winkelverschraubungen
z.B: C-W, C-EW
Der Widerstandsbeiwert von Winkel-Verschraubungen kann wie folgt angenommen werden:
| Winkel-Verschraubung | ζ < 1 * |
* CONEXA Winkel-Verschraubungen (wie z.B. C-W) werden im Bohrungsschnittpunkt ab der Größe 10-L/12-S ohne Querschnittsverengung gefertigt.
Widerstandsbeiwert für Rückschlagventile
z.B.: C-RHD, C-RHDI, C-RHV, C-RHZ
Der Widerstandsbeiwert für Rückschlagventile bei Stellung mit voller Öffnung kann wie folgt angenommen werden:
Rückschlagventil | ζ = 5,0 |