Zusammenfluss zweier Rohrleitung mit unterschiedlichem Druck

1. offizieller Beitrag

    Moin zusammen,


    eine für geübte Strömungsmechaniker (der ich nicht bin) sicher nicht allzuschwere Fragestellung:


    Es besteht eine Rohrleitung, welche mit Überdruck beaufschlagt ist (ordentlich, sagen wir 5 bar). In diese Leitung soll eine weitere hineingeführt werden, die allerdings nur mit leichtem Überdruck beaufschlagt ist (1 bar). Jetzt ist die Frage, geht das überhaupt? Drückt nicht die stärker Druckbeaufschlagte Leitung in die andere hinein? Prinzipiell sieht das Problem mal aufgezeichnet nicht so schwierig aus, aber ich weiß nicht, welche Größen ich als gegeben ansehen kann. Druck der beiden Leitungen würd ich sagen, Geschwindigkeit der stärker beaufschlagten vor der Zusammenführung und das wars, oder?
    Falls nötig, mache ich auch mal eine Zeichnung und lad die hier hoch. Danke für Eure Hilfe!!!

    Der frühe Vogel fängt vielleicht den Wurm, aber die zweite Maus bekommt den Käse.

    Ja, erste Annahme: mit dem Durchmesser des höher beaufschlagten Rohres (ich nenn´s mal das Hauptrohr)


    Falls das eben nicht mölich ist, wäre der Durchmesser zu erhöhen, denke ich....oder?

    Der frühe Vogel fängt vielleicht den Wurm, aber die zweite Maus bekommt den Käse.

    hauptrohr durchmesser vergrößern oder zubringerleitung querschnitt (an der einmündung) verkleinern; müsste sinn machen, wenn man ein kräftegleichgewicht (ausgehend von den drücken) zugrunde legt.

    als gegeben hast du die statischen drücke.
    die geschwindigkeiten musste dir glaube ich ausrechnen und die daraus sich ergebenen dynamischen drücke auf die statischen draufschlagen und dann von vorne rechnen. schöne iteration.


    kann auch sein, dass ich müll rede (ist auch wahrscheinlich)!

    Hört sich nach ganz klassisch Thermodynamik an. Du prüfst deine Entropieproduktion bei Fluss vom kleinen Rohr ins Hauptrohr. Ist die Entropieproduktion negativ, ist die Flussrichtung umgekehrt wie angenommen.

    I've been imitated so well I've heard people copy my mistakes.

    ka wofür diese konstruktion verwendet wird, aber das geht so nicht. bei zumischen nimmt man immer den niedrigeren druck an. zumindest kenne ich das so. bei kraftwerken gibts es größere druckdiff. nicht nur so 4 bar, sondern xx bar. macht auch wenig sinn, niedrigere energieniveau in einem höheren zu mischen, um es zu verwenden.
    du mischst ja auch keine lauwarmes wasser in brüdenheißes wasser, weil im lauwarmen wasser noch energie drin ist.


    das ist so meine meinung. wenns falsch ist, möchte ich von der rwth mein lehrgeld zurück.

    Das System wird so in der Praxis wohl nicht funktionieren. Es gibt zwar theoretisch die Möglichkeit Energie in das System so zu bringen, dann müsste aber die Geschwindigkeit extrem hoch sein (z.B. wenn die Druckdifferenz durch die kinetische Energie in der Strömung überkompensiert wird)
    Bei deinem System musst du dir auch mal Gedanken über den Massenstrom machen, der dann die ganze Zeit reinfließt. Du lässt ja nirgendswo wieder Luft ab, sondern verringerst lediglich den Druck. Somit kriegst du auf jeden Fall keinen stationären Fließprozess hin.


    Eine mögliche Alternative wäre den Zufluss von m(2) durch eine Pumpe zu ersetzen, die genau die Arbeit wieder hinzufügt, die du am Verbraucher abnimmst (Integral v dp + plus eventuell noch andere Verluste wie Reibungsverluste im Rohr). GGf. wäre hier noch ein Reservoir und eine Drossel zur besseren Steuerung sinnvoll. Eine andere Alternative wäre, dass beim Betriebspunkt 1 einen Massestrom abnimmst der dem Massenstrom(2) entspricht, und am Betriebspunkt dann einen Massestrom m(2) wieder zuführst, der zusammen mit dem Rest von m1 das gewünschte Energienniveau wieder erreicht.


    Mach dir das ganze sonst vielleicht auch noch mal mit Exergieströmen klar. Das ist genau das, was rapbit ansprechen wollte. Du kannst zwar ein Glas 30*C Wasser und ein Glas 40*C warmes Wasser zusammenkippen, und hast dann die Gesamteenergie in einem neuem Glas. Die nutzbare Energie, also Entropie, muss sich dadurch jedoch nicht zwangsläufig verbessern. Als Bezugsgröße ist hier immer der Umgebungszustand wichtig. In diesem Beispiel die Umgebungstemperatur und bei dir der Umgebungsdruck.

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    • Offizieller Beitrag

    Also, nach Betrachtung der Zeichnung kann ich dir sagen, dass alle relevanten Informationen im Impulssatz stecken. Generell kannst du alle Informationen eines strömenden Mediums aus dem Impulssatz, dem Kontiunitätssatz und dem Energiesatz in alle Richungen gewinnen. Dir stehen also 5 Gleichungenzur Verfügung, da der Konti nur 1-dimensional ist. Dein System ist also vollständig bestimmt.


    Eine Veränderung der Entropie würde in diesem Fall nur durch Mischung zustande kommen, dass würde keinerlei Aussage über die Strömungsrichtung zulassen! Wenn der Impulssatz eine Lösung liefert, so strömt auch das Fluid in die angenommene Richtung. Ich gebe noch einmal zu beachten, dass Navier-Stokes ALLE Effekte auf eine Strömung beachtet, ohne Einschränkungen. Du kannst dann mit passenden Vereinfachungen die Gleichungen auf dein Problem vereinfachen. Beispiel: Reibungsfrei und drehungsfrei -> Potentialgleichungen statt NS-Gleichungen. Die Struktur mit 2x Impuls, 2x Energie und Konti wird immer erhalten bleiben und sich nur vereinfachen.

    • Offizieller Beitrag

    Um zu spezifizieren für dein Problem:


    Du brauchst den Winkel unter dem das Fluid einströmt, die beiden Systemdrücke ( es geht auch die Pumpenleistung und der Zuströmdruck ) und eine der Geschwindigkeiten bei gegebenen Flächen - wenn du es analytisch lösen möchtest. Davon ging ich jetzt mal aus :D Und die Jungs haben Recht: Das Problem ist instationär und wird eine Sättigung erreichen.