FAQ (häufig gestellte Fragen) zum Programm Druckverlust für Windows

Hinweise zur Berechnung der Druckverluste von Gasen

Der Druckverlust von Gasen wird durch eine Näherungsgleichung berechnet:
Bei kompressiblen Medien ergibt sich durch die Reibungsverluste eine Expansion des Mediums, wobei sich die Dichte verringert und die Geschwindigkeit ständig ansteigt. Deshalb ist hier der Druckabfall längs der Rohrleitung nicht konstant.

Haben Sie im Eingabefenster auf Aggregatzustand " gasförmig" gewählt, rechnet das Programm mit der Näherungsgleichung (Druckabfallgleichung bei beliebigem Wärmeaustausch). Die Rohrreibungszahl wird hierbei als konstant angenommen und mit den Eintrittsdaten berechnet. Die mittlere Temperatur wird aus dem Mittelwert zwischen Ein- und Austritt berechnet.

Diese Gleichung benötigt für jedes Rohrleitungselement den Eintrittsdruck, die Eintrittstemperatur und die Austrittstemperatur. Beachten Sie bitte hierbei, dass sich der Eintrittsdruck und bei nicht isothermer Strömung auch Temperatur bei den nachfolgenden Elementen verringert. Das Programm berechnet keinen neuen Eingangsdaten für Folgeelemente, es verwendet für jedes Element die Angaben, die Sie im Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" angegeben haben. Haben Sie die Anzahl Elemente > 1 gewählt, können sich hierdurch bei größeren Druckverlusten Fehler ergeben. In solchen Fällen ist es notwendig jedes Element separat mit eigenem Eintrittsdruck, eigener Eintrittstemperatur und eigener Austrittstemperatur zu berechnen.

Damit nicht nach jeder Berechnung geänderte Gas-Stoffdaten aus den Datenbanken herausgesucht werden müssen, bietet das Programm die Möglichkeit dieses automatisch zu erledigen. Wählen Sie hierzu im Menü Extras/Einstellungen im Bereich "Druckverlust-Berechnung von Gasen-Aktualisierung von Eingangsdruck und Stoffdaten" den Punkt "Aktalisierung durch Datenbank-Abgleich (reales Gas)". Ist das zu berechnende Gas nicht in der Druckverlust-Datenbank vorhanden, so kann über den Punkt "Aktualisierung durch Umrechnung (ideales Gas)" im Normalfall eine gute Näherung erreicht werden. Bei dieser Berechnung können Änderungen in der Viskosität nicht angenähert werden.

Die Druckverluste von Gasen können wie die von Flüssigkeiten berechnet werden, wenn die relative Dichteänderung klein ist (Dichteänderung/Dichte = 0,02). Liegt bei Ihrer Leitung ein solcher Fall vor, so können Sie diese Leitung so berechnen, als wäre flüssiges Medium vorhanden. Wählen Sie im Eingabefenster den Aggregatzustand "flüssig", geben die normalen Stoffdaten des Gases in das Eingabefenster ein und berechnen so, als als würde es sich um eine Flüssigkeit handeln. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass Sie keine "Zusätzliche Daten für Gase" (Eintrittsdruck, Eintrittstemperatur, Austrittstemperatur) eingeben müssen.


Wenn ich mit dem Bestellformular das Programm als CD bestelle, benötige ich dann noch zusätzlich das Passwort?

Wenn Sie das Programm als CD bestellen, wird das benötigte Passwort mitgeliefert und ist schon im Preis mit enthalten.

Besitzen Sie die aktuelle Sharewareversion, genügt das Passwort, um diese Sharewareversion zur Vollversion freizuschalten. Eine CD-Lieferung ist in diesem Fall eigentlich überflüssig.

Bitte beachten Sie, dass das Passwort nur per E-Mail geliefert werden kann.


Wird der Volumenstrom von Gasen als Betriebs-m3 oder als Norm-m3 eingegeben?

Das Programm Druckverlust benötigt zur Berechnung den Volumenstrom von Gasen oder Luft als tatsächliche Menge (Betriebs-m3). Wollen Sie die Gasmenge im Normzustand eingeben, wählen die die Volumenstrom-Einheit Nm3/h, Nm3/min oder Nm3/s. Das Programm rechnet dann mit Hilfe des Druckes und der Temperatur, die im Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" angegeben sind, in Betriebs-m3 um. Da diese Berechnung von realen Gasen ausgeht, können sich Abweichungen zur Realität ergeben.

Phasenübergänge werden vom Programm nicht erkannt.


Kann ich zur Berechnung von Armaturen anstatt des Zeta-Wertes den kv-Wert verwenden?

Der kv-Wert gibt die Durchflußkapazität eines Ventiles an. Er bezeichnet den Durchfluß von Wasser (5 bis 30 °C) in m3/h bei einem Druckabfall von 1 bar und wird durch Messungen ermittelt. In den USA wird anstelle des kv-Wertes der Cv-Wert verwendet, der den Durchfluß in gal/min bei einem Druckabfall von 1 lb/sq in. angibt (1 kv = 0,86 Cv; 1 Cv = 1,17 kv).

Zusammenhang zwischen kv und Zeta: Zeta = (0,05 A / kv)² A in mm2

Der kv-Wert gilt nur für Wasser kann aber für andere Flüssigkeiten umgerechnet werden: kv = Durchfluß * Wurzel (Dichte/Druckverlust).


Bei manchen Rohrleitungselementen (z. B. Rechteckkrümmer) erscheint bei bestimmten Abmessungen die Meldung: "Mit den eingegebenen Daten kann keine Berechnung durchgeführt werden". Warum?

Bei den meisten Rohrleitungselementen wird der Druckverlust mit Hilfe sog. Zeta-Werte berechnet. Diese Zeta-Werte stammen meist aus Messungen der Praxis und sind in der Literatur angegeben. Oft ist aber nur ein Teil der möglichen Elementabmessungen berücksichtigt. Andere Abmessungen kommen scheinbar in der Praxis selten vor, deshalb sind keine Zeta-Werte verfügbar. Liegen Sie mit Ihren Abmessungen außerhalb dieses Bereiches, erfolgt eine Fehlermeldung durch das Programm.


Druckverlust in Absperrarmaturen (Einfluß der Viskosität; Berechnung als äquivalente Rohrlänge)

Der Druckverlust in Armaturen setzt sich aus zwei Anteilen zusammen:

1.durch Wandreibung verursachter Druckverlust

2.durch Wirbelbildung, Strömungsablösung und Sekundärströmungen verursachter Druckverlust

zu 1:

Die durch Wandreibung verursachten Druckverluste werden in Armaturen normalerweise vernachlässigt, da die Wandfläche der Armatur, an der Reibung auftreten kann, im Vergleich zum angeschlossenen Rohr relativ gering ist. Sind allerdings extreme Bedingungen vorhanden, viele Armaturen, wenig Rohre, muß auch dieser Anteil berücksichtigt werden, indem man die durchströmte Länge der Armatur als normales Rohr berechnet.

zu 2:

Der größte Anteil am Druckverlust in der Armatur haben die Wirbelbildung, Strömungsablösungen und die Sekundärströmungen.

Dieser Druckverlust ist nur gering von der Re-Zahl und damit auch von der Viskosität abhängig, so daß im allgemeinen das rein quadratische Widerstandsgesetz (dp = Zeta x Geschwindigkeit^2/2 x Dichte) angewendet werden kann.

Meßwerte über diese Aussage findet man im Bericht "Resistance coefficients for Laminar and Turbulent Flow Through One-Half-Inch Valves and Fittings" der Zeitschrift Transactions of the ASME (79, 1759 1766; 1957). Hier wurden u. a. der Resistance Coefficient (Zeta-Wert) über der Re-Zahl aufgetragen. Die Kennlinie verläuft von Beginn des turbulenten Bereiches an bis ca. Re 10^5 vollständig flach.

Folgerungen:

Der Druckverlust in Armaturen kann im turbulenten Bereich mit den in der Literatur angegebenen Zeta-Werten berechnet werden und ist von der Viskosität des Mediums unabhängig.

Sonstige Anmerkungen:

Berechnung der Druckverlust von Armaturen mit Hilfe der äquivalenten Rohrlänge: Dieses Verfahren wäre nur dann sinnvoll, wenn die Verluste in den Armaturen zum Großteil aus Reibungsverlusten bestehen würden. Die gleichwertige Rohrlänge hängt nicht nur vom Einzelwiderstand ab, sondern auch vom Rohrdurchmesser und von der Geschwindigkeit. Mit steigender Viskosität sinkt sogar die Re-Zahl.


Können wir das Programm im Netzwerk einsetzen?

Das Programm kann problemlos im Netzwerk eingesetzt werden. Benutzerspezifische Programmeinstellungen werden für jeden Anwender separat gespeichert. Die Bearbeitung der Projekt-Dateien kann nicht von mehreren Personen gleichzeitig erfolgen.

Bitte beachten Sie:

Falls Sie nur eine Lizenz für das Programm besitzen, darf die Software nicht von mehreren Personen gleichzeitig benutzt werden (s. Hilfe-Datei "Haftung/Copyright/Lizenz"). Sollte die gleichzeitige Nutzung in Ihrem Netzwerk möglich sein, so benötigen Sie eine MULTI-USER-LIZENZ, Preise auf Anfrage.


Werden bei Rohrerweiterungen und -reduzierungen dynamische Druckänderungen bei der Berechung berücksichtig?

Bei Rohrleitungselementen mit unterschiedlichem Querschnitt im Ein-/Austritt (Rohrerweiterungen, Rohrreduzierungen) entstehen zusätzlich zum Druckverlust durch Reibung, Verwirbelungen und Strömungsablösungen (mit Zeta-Wert berechnet) statische Druckänderungen, die durch die Änderung der Bewegungsenergie verursacht werden. Die Berechnung erfolgt gemäß Bernouilli-Gleichung: Druckänderung = 1/2 x Dichte x (Geschwindigkeit2² - Geschwindigkeit1²). Bei beschleunigten Strömungen (Rohrverengungen) ist diese Druckänderung negativ, bei verzögerten Strömungen (Rohrerweiterungen) positiv.

Mit Hilfe des Elementes "Dyn. Druckänderung" lassen sich diese Druckänderungen berechnen. Normalerweise wird man zur Berechnung die Abmessungen von Anfang und Ende der gesamten Rohrleitung angeben.

Achtung: Innerhalb des Programmes sind die berechneten Daten als Druckverluste angegeben, d.h. negative Werte bedeuten Druckerhöhung, positive Werte bedeuten Druckverringerung.

In älteren Programmversionen (< Version 6.25) wurden diese Druckänderungen zusammen mit den Rohrerweiterungen bzw. -reduzierungen berechnet.

Zusammenhänge: Statischer Druck, dynamischer Druck und Gesamtdruck
mit Berechnungsbeispiel

(Druckverluste durch Reibung, Verwirbelung und durch geodätische Höhenunterschiede sind in diesem Beispiel nicht berücksichtigt.)

In Strömungen gibt es zwei Arten von Drücken:

Der statische Druck ergibt sich aus der Lageenergie des unter Druck stehenden Mediums, Messung mit einem rechtwinklig zur Strömungsrichtung angebrachten Manometer.

Der dynamische Druck ergibt sich aus der Bewegungsenergie des strömenden Mediums, Messung mit dem sog. Prandtlschen Staurohr.

Die Summe aus dem statischen und dem dynamischen Druck bezeichnet man als Gesamt-Druck p_total, Messung mit einem in Strömungsrichtung angebrachten Manometer (Pitot-Rohr).

Gemäß der Gleichung von Bernoulli ist in einer stationären Strömung (reibungslos, inkompressibel und schwerelos) die Summe aus statischem und dynamischem Druck konstant:

p_total1 = p_total2 = konstant

p_stat1 + p_dyn1 = p_stat2 + p_dyn2 = konstant

Die kinetische Energie des strömenden Mediums bezeichnet man als dynamischen Druck oder Staudruck, es gilt die folgende Gleichung:

p_dyn = Dichte/2 x Geschwindigkeit²

Berechnungsbeispiel:

Position
1
2
Durchmesser d mm
50
70
Volumenstrom V m³/h
25
Dichte kg/m³
1000
Geschwindigkeit w m/s
3,54
1,80
dyn. Druck p_dyn bar
0,063
0,016
stat. Druck p_stat bar
8,000
8,046
Gesamtdruck p_total bar
8,063
p_stat2 - p_stat1 bar
0,046
Druckverlust (stat.) bar
-0,046

Fragen zur "Geodätischen Höhe"

Um den gesamten Druckverlust jedes Elementes zu erfassen, müßte für jedes Element die geodätische Höhe abgefragt werden. Da dies ein großer Aufwand bedeuten würde, wird die geodätische Höhe als eigenes Rohrleitungselement behandelt.

Gehen Sie wie folgt vor: Berechnen Sie Ihre Rohrleitung ohne Berücksichtigung der geodätischen Höhe und fügen Sie am Ende der Berechnung das Element geodätische Höhe als eigenständiges Element ein, das den Höhenunterschied zwischen Anfang und Ende der Rohrleitung angibt.


Können Projektdateien von älteren Programmversionen auch mit der neuen Version geöffnet werden?

Sie können Projektdateien von zurückliegenden Programmversionen auch in der neuen Version verwenden. Bitte beachten Sie aber, daß Projektdateien, die mit der Version 7.0 erstellt wurden, nicht mit älteren Programmversionen geöffnet werden können.


Wie kann ich zwei Projekt-Dateien parallel bearbeiten?

Starten Sie einfach das Programm Druckverlust ein zweites Mal. So ist es möglich zwei oder mehr Projekte gleichzeitig einzusehen oder zu bearbeiten.


Ist bei der Berechnung von Rohrbögen der Druckverlust bedingt durch die Reibung an der Rohrwand berücksichtigt?

Der Druckverlust bedingt durch Reibung ist in der Berechnung berücksichtigt, deswegen muss auch der Rohr-Rauhigkeitswert angegeben werden. Weitere Druckverluste im Bogen entstehen durch Strömungsumlenkung.


Was ist bei zusammengesetzten Widerständen (z.B. Bogen + Ventil + Sieb) zu beachten?

Werden mehrere Rohrleitungselemente, die mit Hilfe von Zeta-Werten berechnet wurden, unmittelbar hintereinandergeschaltet, so können sich durch Addition der Zeta-Werte der einzelnen Rohrleitungselemente Fehler ergeben, da die Zu- und Abströmverhältnisse nicht mehr denen der Versuchsbedingungen entsprechen, unter denen die Zeta-Werte ermittelt wurden. Für jede Kombination von Elementen müssen strenggenommen Versuche zur Ermittlung des Zeta-Wertes der Kombinationen durchgeführt werden.


Hinweise zur Eingabe des Volumenstromes von Gasen in Nm3

Das Programm erwartet normalerweise die Eingabe des Volumenstromes in Betriebs-m3. Bei Eingabe des Volumenstromes in Normkubikmeter (Nm3/h usw.) rechnet das Programm mit Hilfe des Druckes und der Temperatur, die im Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" angegeben sind, in Betriebs-m3 um (ideale Gase). Hierdurch können sich Abweichungen zur Realität ergeben. Phasenübergänge gas/flüssig werden vom Programm nicht erkannt!


Wichtiger Hinweis zum Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" in Bezug auf Stoffdaten

Wichtig: Wird im Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" die Temperatur oder der Druck des Gases geändert, trägt das Programm nicht automatisch die neue Dichte und Viskosität in das Fenster "Fördermedium" ein! Die Dichte und Viskosität bei geänderter Temperatur müssen vom Anwender neu eingegeben bzw. über das Menü "Fördermedium/Stoffdaten" neu ermittelt werden.

Neuerung in Version 7:
Damit nicht nach jeder Berechnung geänderte Gas-Stoffdaten aus den Datenbanken herausgesucht werden müssen, bietet das Programm die Möglichkeit dieses automatisch zu erledigen. Wählen Sie hierzu im Menü Extras/Einstellungen im Bereich "Druckverlust-Berechnung von Gasen-Aktualisierung von Eingangsdruck und Stoffdaten" den Punkt "Aktalisierung durch Datenbank-Abgleich (reales Gas)". Ist das zu berechnende Gas nicht in der Druckverlust-Datenbank vorhanden, so kann über den Punkt "Aktualisierung durch Umrechnung (ideales Gas)" im Normalfall eine gute Näherung erreicht werden. Bei dieser Berechnung können Änderungen in der Viskosität nicht angenähert werden.


Wie berechnet das Programm Rohre mit nicht-kreisförmigem Durchmesser (hydraulischer Durchmesser)?

Der Druckverlust in Rohren mit nicht-kreisförmigem Durchmesser kann mit den normalen Gleichungen berechnet werden, wenn an Stelle des Durchmessers der sog. hydraulische Durchmesser verwendet wird:

Hydraulischer Durchmesser = 4 * Querschnittsfläche / Umfang

Geschwindigkeit = Volumenstrom / Querschnitt

Re = Geschwindigkeit * hydraulischer Durchmesser * Dichte / dyn. Viskosität

Rohrreibungszahl Lamda bei turbulenter Strömung:

Druckverlust = Lamda * Rohrlänge / hydr. Durchmesser * Dichte / 2 * Geschwindigkeit²

Als Beispiel die Berechnug eines Rechteckrohres:

geg:

Breite = 100 mm; Höhe = 50 mm; Rohrlänge = 1 m

Rauhigkeitswert k = 0,1 mm

Volumenstrom = 100 m³/h

Dichte = 998,2 kg/m³; Dyn. Viskosität = 1002 * 10^-6 kg/ms

Berechnung:

Querschnittsfläche = 100 mm * 50 mm = 5000 mm²

Umfang = 2 * (100 mm + 50 mm) = 300 mm

Hydraulischer Durchmesser = 4 * 5000 mm² / 300 mm = 66,67 mm

Geschwindigkeit = 100 m³/h / 5000 mm² = 5,56 m/s

Re = 5,56 m/s * 66,67 mm * 998,2 kg/m³ / 1002 * 10^-6 kg/ms = 3,69 * 10^5

Rohrreibungszahl = 0,022

Druckverlust = 0,022 * 1 m / 66,67 mm * 998,2 kg/m³ / 2 * (5,56 m/s)² = 51,544 mbar


Wie ändert sich der Druckverlust bei Reduzierungen/Erweiterungen , wenn sich der Öffnungswinkel ändert?

Hier muss unterschieden werden zwischen laminarer und turbulenter Strömung:

Turbulente Strömung

Der Druckverlust in Reduzierungen/Erweiterungen wird bei turbulenter Strömung vorwiegend verursacht durch Verwirbelungen innerhalb des Mediums. Der durch Reibung an der Rohrwand verursachte Druckverlust ist weniger ausgeprägt. Wird der Öffnungswinkel größer, entstehen mehr Verwirbelungen und der Druckverlust wird größer.

Laminare Strömung

Der Druckverlust in Reduzierungen/Erweiterungen wird bei laminarer Strömung vorwiegend verursacht durch Reibung des Mediums an der Rohrwand. Der durch Verwirbelungen verursachte Druckverlust ist weniger ausgeprägt. Wird der Öffnungswinkel größer, wird das Rohrleitungselement kürzer (weniger Reibungsfläche) und der Druckverlust wird kleiner.


Wie werden 90°-Winkel berechnet? Im Programm sind nur 90°-Bögen enthalten.

Ich will 90°-Winkel berechnen, im Programm finde ich aber nur 90°-Bögen (s. Bild). Was kann ich tun?
Verwenden Sie das Element "Kniestücke" aus der Gruppe "Rohrumlenkungen". Als Abknickwinkel geben Sie 90 Grad ein.

Was bedeutet „ca.“ bei der Siedepunkts-Angabe innerhalb der Stoffdaten-Berechnung?

Wird der Siedepunkt als ca.-Wert angegeben, bedeutet dies, dass die Siedepunkts-Berechnung außerhalb des Gültigkeitsbereiches der verwendeten Gleichung liegt. Damit Sie wenigstens einen Anhaltspunkt für die Lage des Siedepunktes erhalten, wird ein grobes Näherungsverfahren zur Berechnung eingesetzt und der Wert als ca.-Wert ausgegeben.
Die Dichte- und Viskositäts-Angaben sind in diesen Bereichen mit Vorbehalt zu verwenden.

Druckverlust Home