Wirbel beim Austritt vom Kühlturm zur Pumpe
Heiner Veelken
Diese Wirbelbildung bspw. am K锟絟lturmbeckenaustritt zur Pumpe hin kann
man ja mit Vortexbrechern "verhindern" und damit das Luftansaugproblem
zur Pumpe hin wenigstens bek锟絤pfen.
Ich frage mich, welche physikalische Gesetzm锟斤拷igkeit 锟絙erhaupt
dahintersteckt, dass diese Probleme entstehen. Ich denke mir das in etwa
so:
- Je mehr die Pumpe wegsaugt, desto mehr muss oben in den Auslauf
flie锟絜n.
- Je mehr oben in den Auslauf flie锟絫, desto gr锟斤拷er ist der Druckverlust
an diesem Auslauf.
- Wenn jetzt der F锟絣lstand im K锟絟lwasserbecken nicht "hoch genug" ist,
kann es passieren, dass der Auslauf leergesaugt wird und nur noch 锟絙er
den jetzt h锟絟er steigenden Rand Wasser in diesen Auslauf gelangt. Sobald
aber Luft in die Rohrleitung gelangt ist, wird sie bei gen锟絞end grosser
Geschwindigkeit in der Leitung mitgerissen und verursacht die Probleme
in der Pumpe.
Frage: Liege ich mit o.a. Betrachtung richtig? Kann jemand zu den
physikalischen Gesetzm锟斤拷igkeiten etwas sagen? Wie ermittele ich, meinen
erforderlichen Rohrleitungseinlauf, wenn ich bspw. 500m3/h Wasser pumpen
will?
Jeglicher Hinweis oder auch ein Link ist herzlich willkommen.
--
Gruss Heiner
gUnther nanon�m
"Heiner Veelken" <vi...@gmx.net> schrieb im Newsbeitrag
news:1j7oxpd.1nle9mv97yogeN%vi...@gmx.net...
..
> Frage: Liege ich mit o.a. Betrachtung richtig? Kann jemand zu den
> erforderlichen Rohrleitungseinlauf, wenn ich bspw. 500m3/h Wasser pumpen
> will?
>
> Jeglicher Hinweis oder auch ein Link ist herzlich willkommen.
Hi,
Corioliskraft? Gulli-Problem? Fluidmechanik....Str�mungslehre. Dazu gbits
Lehrb�cher und einen eigenen Studiengang.
--
mfg,
gUnther
Roland Damm
Heiner Veelken schrub:
> Diese Wirbelbildung bspw. am Kühlturmbeckenaustritt zur Pumpe
> hin kann man ja mit Vortexbrechern "verhindern" und damit das
> Luftansaugproblem zur Pumpe hin wenigstens bekämpfen.
> Ich frage mich, welche physikalische Gesetzmäßigkeit überhaupt
> dahintersteckt, dass diese Probleme entstehen. Ich denke mir
> das in etwa so:
> - Je mehr die Pumpe wegsaugt, desto mehr muss oben in den
> Auslauf fließen.
Ja. Und es wird sogar im Auslauf immer exakt genau so viel Wasser
fließen, wie die Pumpe absaugt.
> - Je mehr oben in den Auslauf fließt, desto größer ist der
> Druckverlust an diesem Auslauf.
Wen kümmert das?
> - Wenn jetzt der Füllstand im Kühlwasserbecken nicht "hoch
> genug" ist, kann es passieren, dass der Auslauf leergesaugt
Dann ist zu wenig Wasser im Kreislauf, das hat aber nichts mit
irgendwelchen Druckverlusten zu tun. Wasser ist hinreichend
inkompressibel.
> wird und nur noch über den jetzt höher steigenden Rand Wasser
> in diesen Auslauf gelangt. Sobald aber Luft in die Rohrleitung
> gelangt ist, wird sie bei genügend grosser Geschwindigkeit in
> der Leitung mitgerissen und verursacht die Probleme in der
> Pumpe.
>
> Frage: Liege ich mit o.a. Betrachtung richtig? Kann jemand zu
> den physikalischen Gesetzmäßigkeiten etwas sagen? Wie ermittele
> ich, meinen erforderlichen Rohrleitungseinlauf, wenn ich bspw.
> 500m3/h Wasser pumpen will?
Es klingt so, als ob das Problem der Strudel ist, der sich am
Pumpeneinlauf bildet. Ja, den kann mit mit einem Drallbrecher
oder wie das Ding heißen soll, weg bekommen.
Der Grund dafür ist wie bei der Badewanne: Der Drall am Auslauf
ist der selbe Drall, wie er im Becken sowieso schon da ist.
Drehimpulserhaltung sozusagen.
CU Rollo
Heiner Veelken
> Moin,
>
> Heiner Veelken schrub:
>
>
> > - Wenn jetzt der F�llstand im K�hlwasserbecken nicht "hoch
> > genug" ist, kann es passieren, dass der Auslauf leergesaugt
>
> Dann ist zu wenig Wasser im Kreislauf, das hat aber nichts mit
> irgendwelchen Druckverlusten zu tun. Wasser ist hinreichend
> inkompressibel.
Ja, wenn Du es so betrachtest:-) Das Wasser steht aber in der
K�hlturmwanne rund um den Ausflu� herum noch bspw. 30cm.
> > wird und nur noch �ber den jetzt h�her steigenden Rand Wasser
> > in diesen Auslauf gelangt. Sobald aber Luft in die Rohrleitung
> > gelangt ist, wird sie bei gen�gend grosser Geschwindigkeit in
> > der Leitung mitgerissen und verursacht die Probleme in der
> > Pumpe.
> >
> > Frage: Liege ich mit o.a. Betrachtung richtig? Kann jemand zu
> > den physikalischen Gesetzm��igkeiten etwas sagen? Wie ermittele
> > ich, meinen erforderlichen Rohrleitungseinlauf, wenn ich bspw.
> > 500m3/h Wasser pumpen will?
>
> Es klingt so, als ob das Problem der Strudel ist, der sich am
> Pumpeneinlauf bildet. Ja, den kann mit mit einem Drallbrecher
> oder wie das Ding hei�en soll, weg bekommen.
>
> Der Grund daf�r ist wie bei der Badewanne: Der Drall am Auslauf
> ist der selbe Drall, wie er im Becken sowieso schon da ist.
> Drehimpulserhaltung sozusagen.
Das Problem bek�me man auch ohne Strudel und mit Vortexbrecher. Stell
Dir vor, Du hast ein 4m*5m-grosses Wasserbecken. Dieses Becken sei
gef�llt mit 30 cm Wasser und besitze unten einen Auslauf von 300mm
Durchmesser mit nach unten zu einer Pumpe weggehender Rohrleitung. Von
mir aus sitzt im Auslauf auch ein Vortexbrecher; ist aber meiner Ansicht
nach f�r das prinzipielle "Problem" uninteressant.
Jetzt f�ngt die Pumpe an zu pumpen, saugt also Wasser aus dem Becken und
f�llt dann Becken mit dem Wasser direkt wieder. So weit, so gut.
Jetzt pumpe die Pumpe immer mehr und immer mehr. Irgendwann stellt sich
das beschriebene Ph�nomen ein, dass das Wasser "nicht mehr richtig" in
den Auslauf l�uft; der Auslauf wird leergesogen, es wird Luft
mitgerissen.
Ich suche nach einer Methode, um vorhersagen zu k�nnen, ab welcher
Belastung das Ph�nomen auftritt, um es zu verhindern.
--
Gruss Heiner
Bodo Mysliwietz
>> Der Grund dafï¿œr ist wie bei der Badewanne: Der Drall am Auslauf
>> ist der selbe Drall, wie er im Becken sowieso schon da ist.
>> Drehimpulserhaltung sozusagen.
>
> Das Problem bekï¿œme man auch ohne Strudel und mit Vortexbrecher. Stell
> Dir vor, Du hast ein 4m*5m-grosses Wasserbecken. Dieses Becken sei
> gefï¿œllt mit 30 cm Wasser und besitze unten einen Auslauf von 300mm
> Durchmesser mit nach unten zu einer Pumpe weggehender Rohrleitung. Von
> mir aus sitzt im Auslauf auch ein Vortexbrecher; ist aber meiner Ansicht
> nach fï¿œr das prinzipielle "Problem" uninteressant.
> Jetzt fï¿œngt die Pumpe an zu pumpen, saugt also Wasser aus dem Becken und
> fï¿œllt dann Becken mit dem Wasser direkt wieder. So weit, so gut.
> Jetzt pumpe die Pumpe immer mehr und immer mehr. Irgendwann stellt sich
> das beschriebene Phï¿œnomen ein, dass das Wasser "nicht mehr richtig" in
> den Auslauf lï¿œuft; der Auslauf wird leergesogen, es wird Luft
> mitgerissen.
> Ich suche nach einer Methode, um vorhersagen zu kï¿œnnen, ab welcher
> Belastung das Phï¿œnomen auftritt, um es zu verhindern.
Hmm, ich verstehe zwar die Frage, kenne aber die Antwort nicht. Ich wage
dennoch mal selbst eine konstruktive (brainstorming) Frage zu stellen.
Kan das auftreten auch mit der Lageorientierung und den teils
unsymetrischen Zufluï¿œmengen aus div. Richtungen zusammen hï¿œngen?
Mir schweben da gerade 2 Bilder vor. Einmal hat man quasi eine
kreisfï¿œrmige Wanne und der Ablauf sietzt *exakt* im Mittelpunkt. Ein
anderes mal haben wir den Ablauf nah an der Tangente.
Im 2. Fall ist doch schon klar, das es zu keinem gleichmï¿œssig verteiltem
Zufluￜ, aus allen Richtungen des Abflauf's, kommen kann. Es liegt ein
labiles Gleichgewicht vor das durch irgendeine kleine Stï¿œrung zu einer
Drehbewegung (Strudel) fï¿œhrt.
Die Drehbewegung des Strudels steht nahtï¿œrlich vektroriel der
Schwerkraft entgegen und Luft wird eingesaugt. Der Strudeltrichetr wird
vermutlich antisymetrisch sein.
Somit gehe ich davon aus, das die Berechnung wann das Problem auftritt
schon sehr komplex ist. Bei einem zentriiertem Ablauf, mï¿œssten die
Zulaufgeschwindikeiten aus allen Richtungen gleich sein und quadratisch
zum Ablauf hin zu nehmen. Bei einem dezentriertem Ablauf verï¿œndert sich
die Verteilung der am Radius ausgerichteten Zufluï¿œgeschwindigkeiten
sicher sehr stark. In meinem kleinem Hirnchem kreisen nun Wï¿œrter wie
Kohï¿œsionskrï¿œfte, Viskositï¿œt, Oberflï¿œchenspannung, Scherkrï¿œfte,
Geschwindigkeit, (Dampfdruck?) herum - alles in allem interessant.
--
Glï¿œck Auf - Bodo Mysliwietz
----------------------------------------
http://www.labortechniker.de/
gUnther nanon�m
"Roland Damm" <rolan...@arcor.de> schrieb im Newsbeitrag
news:4ad8f07e$0$7620$9b4e...@newsspool1.arcor-online.net...
..
>> - Je mehr die Pumpe wegsaugt, desto mehr muss oben in den
>
> Ja. Und es wird sogar im Auslauf immer exakt genau so viel Wasser
Hi,
ja, aber man wei� irgendwann nicht mehr so genau, welche Art von Wasser.
Wasserdampf?
>
>> - Je mehr oben in den Auslauf flie�t, desto gr��er ist der
>> Druckverlust an diesem Auslauf.
>
> Wen k�mmert das?
Den Pumpenhersteller, den Rohrhersteller, den Hersteller von Drucksensoren
und Filtern ev. In einem KKW h�tte man Dich sicher nicht gern im B�ro .-)
>
>> - Wenn jetzt der F�llstand im K�hlwasserbecken nicht "hoch
>> genug" ist, kann es passieren, dass der Auslauf leergesaugt
>
> Dann ist zu wenig Wasser im Kreislauf, das hat aber nichts mit
> irgendwelchen Druckverlusten zu tun. Wasser ist hinreichend
> inkompressibel.
Leider ist hier das andere Extrem wichtig, Wasser verdampft leicht und
bildet Gasblasen (Kavitation), was der Pumpe schaden kann, aber auch in
Rohrsystemen enorme Belastungen bewirken kann. Schon so mancher Rohrplatzer
wurde von solchen Kleinigkeiten ausgel�st.
>
>> wird und nur noch �ber den jetzt h�her steigenden Rand Wasser
>> in diesen Auslauf gelangt. Sobald aber Luft in die Rohrleitung
>> gelangt ist, wird sie bei gen�gend grosser Geschwindigkeit in
>> der Leitung mitgerissen und verursacht die Probleme in der
>> Pumpe.
>>
>> Frage: Liege ich mit o.a. Betrachtung richtig? Kann jemand zu
>> den physikalischen Gesetzm��igkeiten etwas sagen? Wie ermittele
>> ich, meinen erforderlichen Rohrleitungseinlauf, wenn ich bspw.
>> 500m3/h Wasser pumpen will?
>
> Es klingt so, als ob das Problem der Strudel ist, der sich am
> Pumpeneinlauf bildet. Ja, den kann mit mit einem Drallbrecher
> oder wie das Ding hei�en soll, weg bekommen.
Verringern. Ev. w�re ein eigener "Sumpf" mit Sammelkan�len anzuraten, so
macht mans meist in gr��eren Rohrsystemen, in denen gr��ere
Flu�geschwindigkeiten auf langen Rohrstrecken gefahren werden, die
entsprechende Eigendynamik haben, Stichwort "Resonanz".
>
> Der Grund daf�r ist wie bei der Badewanne: Der Drall am Auslauf
> ist der selbe Drall, wie er im Becken sowieso schon da ist.
> Drehimpulserhaltung sozusagen.
Und genau wie in der Wanne kann es zum "Schl�rfen" kommen, �brigens auch
ohne Luft, wenn genug Energie im Wirbel steckt.
--
mfg,
gUnther
Roland Damm
Heiner Veelken schrub:
> Das Problem bekäme man auch ohne Strudel und mit Vortexbrecher.
> Stell Dir vor, Du hast ein 4m*5m-grosses Wasserbecken. Dieses
> Becken sei gefüllt mit 30 cm Wasser und besitze unten einen
> Auslauf von 300mm Durchmesser mit nach unten zu einer Pumpe
> weggehender Rohrleitung. Von mir aus sitzt im Auslauf auch ein
> Vortexbrecher; ist aber meiner Ansicht nach für das
> prinzipielle "Problem" uninteressant. Jetzt fängt die Pumpe an
> zu pumpen, saugt also Wasser aus dem Becken und füllt dann
> Becken mit dem Wasser direkt wieder. So weit, so gut. Jetzt
> pumpe die Pumpe immer mehr und immer mehr. Irgendwann stellt
> sich das beschriebene Phänomen ein, dass das Wasser "nicht mehr
> richtig" in den Auslauf läuft; der Auslauf wird leergesogen, es
> wird Luft mitgerissen. Ich suche nach einer Methode, um
> vorhersagen zu können, ab welcher Belastung das Phänomen
> auftritt, um es zu verhindern.
Ah, jetzt habe ich glaube ich verstanden. Ja gut, da wird eine
hübsche Rechenaufgabe draus. Das Problem ist, dass das Wasser,
um zum Auslauf zu fließen, ein Gefälle braucht. Dabei nimmt
seine Geschwindigkeit zum Auslauf hinzu, die Höhe nimmt ab. Auf
jedem Ring mit dem Radius r fließt eine Wassermenge mit der
Geschwindigkeit von v(r) auf der Höhe (lokale Wassertiefe) h(r).
Dieser Mengenstom (v(r)*h(r)*2*pi*r) muss stets (für alle r) dem
Volumenstrom der Pumpe entsprechen.
Jetzt braucht man noch eine Gleichung, die v(r) mit r und h(r) in
Verbindung bringt.
Mal überdenken. Morgen.
CU Rollo
Ralf Teschenbaum
> kinetische Energie:
>
> W_kin = rho * h(r) * Pi * r * dr * v^2
>
> Die kinetische Energie entstammt nat�rlich dem Absinken Schwerpunkts
> des Volumenelements, also der potentiellen Energie des Wassers,
Wenn die Pumpe "saugt" dann liefert auch der �u�ere Luftdruck Energie durch
die Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlauf und Wasseroberfl�che im Becken.
Roland Damm
Ralf . K u s m i e r z schrub:
>> Wenn die Pumpe "saugt" dann liefert auch der äußere Luftdruck
>> Energie durch die Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlauf und
>> Wasseroberfläche im Becken.
>
> Ist das so?
Habe da auch meine Zweifel. Wenn überhaupt, dann greift dieses
Argument erst in unmittelbarer Näher oder direkt im Abflussrohr,
und das ist der fragliche Drops schon gelutscht.
CU Rollo
Roland Damm
Roland Damm schrub:
> Mal überdenken. Morgen.
Zu 'ner richtigen Lösung bin ich nicht gekommen.
Ich komme nur eine ein komisches DGL-System, mit dem ich nichts
so recht anfangen kann. Anders als bei Ralphs Ansatz bleibt ja
hier der lokale Wasserstand eine Unbekannte.
Aber zu Lösung nach Augenmaß: Das ganze Becken muss ja kein
Trichter sein, es reicht sicher auch schon, unmittelbar um den
Auslauf einen Tricher zu bauen. Also vielleicht nicht das
30cm-Rohr in den flachen Boden münden lassen, sondern einen
Trichter von 30cm Tiefe und 1m Durchmesser bauen. Das dürfte die
Sache schon mal deutlich entschärfen.
Außerdem ist mir noch nicht ganz klar, dass wenn ich nun die DGL
lösen könnte, welches eigentlich die Bedingung ist, dass keine
Luft angesaugt wird.
CU Rollo
Ralf Teschenbaum
>
> begin quoting, Ralf Teschenbaum schrieb:
Stell Dir einfach vor, der Einlauf der Pumpe f�hrt �ber ein Saugrohr aus dem
Becken nach oben. Dann muss dem Wasser noch potentielle Energie zugef�hrt
werden.
Da es 'saugen' in physikalischem Sinne nicht gibt, muss dann der �u�ere
Luftdruck wirken.