Reibungsverlust Rechner

Der Reibungsverlust-Rechner hilft dir, den Druckhöhenverlust aufgrund von Reibung für eine bestimmte Rohrdimension und einen Volumenstrom zu berechnen. Der Flüssigkeitsstrom in einem Rohr oder einer Leitung wird durch Reibung beeinflusst, genau wie beim Schieben einer schweren Kiste auf einer rauen Oberfläche. Die Reibungskraft, die durch die Wechselwirkung der Flüssigkeiten mit den Rohrwänden entsteht, verursacht einen Energieverlust. Der Reibungsverlust-Rechner nutzt die Hazen-Williams-Formel zur Berechnung des Reibungsverlustes.

Außerdem kannst du den Druckverlust aufgrund von Reibung mithilfe des spezifischen Gewichts von Wasser unter der Option Erweiterter Modus unseres Tools abschätzen. Dieser Rohrreibung-Rechner kann also den Druckabfall in einem Wasserleitungssystem ermitteln. Gängige Beispiele für Wasserleitungssysteme sind die Wasserversorgung deiner Küche, die Sprinkleranlage im Garten, das Wasser in einem Feuerwehrschlauch und ein Rohrsystem zum Befüllen deines Swimmingpools.

Der Wasserfluss in den genannten Systemen hat eine unterschiedliche Effizienz und Druckleistung, die von Faktoren wie der Reibung aufgrund des Rohrmaterials abhängt. Jedes Material trägt anders zum Reibungsverlust bei, z. B. ist der Reibungsverlust in einem Feuerwehrschlauch anders als der Reibungsverlust in Rohrverbindungen. In den folgenden Abschnitten erfährst du, wie sich der Druck durch Reibungsverluste verändert, die durch unterschiedliche Materialien erzeugt werden.

Wenn eine Flüssigkeit durch eine Leitung oder ein Rohr fließt, beeinflussen die Rauhigkeit der Rohrinnenwände und die Viskosität der Flüssigkeit den Flüssigkeitsstrom und verursachen einen Energie- oder Druckverlust. Dieser Druckverlust beeinflusst den Wirkungsgrad von Pumpmaschinen und die Fördermenge am Auslass. Ingenieure schätzen diesen Verlust anhand der Rohre ab, die im System verwendet werden, um die gewünschte Durchflussleistung zu erreichen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Reibungsverlust in Rohrverbindungen zu berechnen, z. B. die Darcy-Weisbach-Formel, das Gesetz von Hagen-Poiseuille und die Hazen-Williams-Reibungsverlustformel. Jede Formel hat ihre Vor- und Nachteile: Wir haben sie in drei speziellen Rechnern kennengelernt: dem Darcy Weisbach Rechner 🇺🇸, dem Hagen-Poiseuille Gesetz Rechner 🇺🇸 und dem Rohrdurchfluss Rechner. Das Hagen-Poiseuille-Gesetz nutzt zum Beispiel die dynamische Viskosität, ist aber sehr ungenau bei niedriger Flüssigkeitsviskosität und in breiten Rohren, aufgrund der turbulenten Wasserströmung durch den Anstieg der Reynoldszahl. Erfahre mehr über die Auswirkungen dieser wichtigen Zahl in unserem Reynoldszahl Rechner.

Dies führte dazu, dass die Forscher zu komplexeren Modellen wie der Darcy-Weisbach-Formel übergingen. Obwohl die Darcy-Weisbach-Formel universell anwendbar und sehr genau ist, ist der Term des Reibungsfaktors in der Darcy-Weisbach-Formel schwer abzuschätzen und muss durch das Moody-Diagramm ergänzt werden. Das Moody-Diagramm stützt sich ebenfalls auf die Reynoldszahl, um den Reibungsfaktor zu schätzen. Schließlich wurde die Hazen-Williams-Gleichung als einfachere Version zur Bestimmung der Rohrreibungsverluste verwendet. Die Gleichung ist jedoch auf Wasser als Medium beschränkt.

Der Reibungshöhenverlust, $H_\mathrm{L}$, kann mit der empirischen Hazen-Williams-Reibungsverlustformel unter Verwendung der Rohrdimensionen — Länge, $L$, Durchmesser, $D$, Volumenstrom, $Q$, und dem Rauhigkeitsbeiwert, $C$, wie folgt geschätzt werden:

Alternativ kann die Gleichung auch in der Form für imperiale Einheiten aufgestellt werden:

Außerdem kann der Druckabfall, $P_\mathrm{d}$, aus dem Druckverlust, $H_\mathrm{L}$, unter Verwendung des spezifischen Gewichts von Wasser, $W$, bestimmt werden:

Befolge die nachstehenden Schritte, um den Reibungshöhenverlust zu ermitteln:

1. Gib die Abmessungen des Rohrs ein, d. h. den Durchmesser, $D$, und die Länge, $L$.

2. Gib den Volumenstrom ein, $Q$.

3. Du kannst das Rohrmaterial auswählen, das den entsprechenden Rauhigkeitskoeffizienten liefert, $C$.

   Alternativ kannst du die Option Benutzerdefiniert als Material wählen, um den Rauhigkeitskoeffizienten direkt einzugeben.

4. Der Reibungsverlust-Rechner liefert den Reibungsverlust für das Rohrsystem.

Du kannst auch die Materialien für die gleichen Dimensionen und Volumenströme ändern, um den Unterschied im Druckverlust zu bemerken und die Leistung der verschiedenen Rohrmaterialien zu beobachten. Unten findest du eine Beispielrechnung.

Berechne den Druckverlust aufgrund von Reibung für ein Kupferrohr mit dem Durchmesser $250\ \mathrm{mm}$ und der Länge $10\ \mathrm{m}$, wenn der Volumenstrom $0,\!5\ \mathrm{m^3/s}$ beträgt. Nimm das spezifische Gewicht von Wasser, $W$, als $9810\ \mathrm{N/m^3}$ an.

Daraus ergeben sich $D = 250\ \mathrm{mm} = 0,\!25\ \mathrm{m}$, $L = 10\ \mathrm{m}$, und $Q = 0,\!5\ \mathrm{m^3/s}$.

Für das Material, ein Kupferrohr, $C = 135$.

Der Druckabfall, $P_\mathrm{d}$, kann wie folgt bestimmt werden:

Das bedeutet, dass der Druckabfall in der Strömung aufgrund der Rohrreibung $0,\!28\ \mathrm{bar}$ beträgt. Vergleichen wir dies nun mit einem anderen Rohrmaterial, z. B. einem Glasfaserrohr (FRP).

Für Glasfaser gilt $C = 150$. Deshalb:

von Wasser.

Der Druckabfall, $P_\mathrm{d}$, kann wie folgt abgeschätzt werden:

Wir haben festgestellt, dass der Druckverlust aufgrund von Reibung in Kupferrohren höher ist als in Glasfaserrohren.