FAQ (häufig gestellte Fragen) zum Programm Druckverlust für Excel
- Hinweise zur Berechnung der Druckverluste von Gasen
- Wird der Volumenstrom von Gasen als Betriebs-m3 oder als Norm-m3 eingegeben?
- Kann ich zur Berechnung von Armaturen anstatt des Zeta-Wertes den kv-Wert verwenden?
- Bei manchen Rohrleitungselementen (z. B. Rechteckkrümmer) erscheint bei bestimmten Abmessungen die Meldung: "Mit den eingegebenen Daten kann keine Berechnung durchgeführt werden". Warum?
- Druckverlust in Absperrarmaturen (Einfluß der Viskosität; Berechnung als äquivalente Rohrlänge)
- Können wir das Programm im Netzwerk einsetzen?
- Werden bei Rohrerweiterungen und -reduzierungen dynamische Druckänderungen bei der Berechung berücksichtig?
- Fragen zur "Geodätischen Höhe"
- Können Projektdateien von älteren Programmversionen auch mit der neuen Version geöffnet werden?
- Wie kann ich zwei Projekt-Dateien parallel bearbeiten?
- Sind bei der Berechnung von Rohrbögen die Druckverluste bedingt durch Reibung an der Rohrwand berücksichtigt?
- Was ist bei zusammengesetzten Widerständen (z.B. Bogen + Ventil + Sieb) zu beachten?
- Hinweise zur Eingabe des Volumenstromes von Gasen in Nm3
- Wichtiger Hinweis zum Fenster "Zusätzliche Daten für Gase" in Bezug auf Stoffdaten
- Wie berechnet das Programm Rohre mit nicht-kreisförmigem Durchmesser (hydraulischer Durchmesser)?
- Wie ändert sich der Druckverlust bei Reduzierungen/Erweiterungen , wenn sich der Öffnungswinkel ändert?
- Wie werden 90°-Winkel berechnet? Im Programm sind nur 90°-Bögen enthalten.
- Was bedeutet „ca.“ bei der Siedepunkts-Angabe innerhalb der Stoffdaten-Berechnung?
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.
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:
- statischer Druck p_stat
- dynamischer Druck p_dyn, auch als Staudruck bezeichnet
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 |