Physik Forum

[Ropto]

Moin,
ich habe die folgende reale Problemstellung:
An eine Flasche mit synthetischer Luft(O2 20%, N2 80%) ist ein Druckminderer angeschlossen. Dieser ist auf 2bar eingestellt. Durch einen Schlauch (Innendurchmesser 4mm) wird das Gas ausgestoßen.Ich möchte jetzt den Volumenstrom, also das Volumen das pro Zeit ausgegeben wird berechnen.
Folgendes habe ich als Ansatz:
Sei B das Volumen pro Zeit, also der Volumenstrom
B=v * A
dabei ist A die Querschnittsfläche des Schlauchs und v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit.

Staudruck:
p=v * rho * 1/2, wobei v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und rho die Dichte des Gases ist. Dies gilt aber nur für inkompressible Medien. Gibt es ein gleichwertigen Ausdruck für kompressible Medien um auf die Stromungsgeschwindigkeit zu kommen?

Druckverluste durch Reibung im Schlauch sowie durch Kurven im Schlauch sollen vernachlässigt werden. Ich hab leider keinen Plan wie ich das umsetzen könnte, hat jemand da vielleicht ne Idee? Ist der Ansatz eventuell schlecht? Ich will letztendlich wissen wieviel Volumen in einer gegebenen Zeiteinheit an "normaler Luft" ersetzt worden sind.

[Fritz]

Hallo

Ich weiß jetzt nicht warum du da mit dem Staudruck herumrechnest. Meiner Meinung nach ist das was einen Einfluss auf das Ausströmen hat nur der Druckverlust im Schlauch und an den Übergängen.

Es läuft also wohlauf Rohrreibung hinaus. Da der Druck am Ende des Schlauches aber natürlich geringer ist als am Anfang ist auch die Dichte und damit die Strömungsgeschwindigkeit unterschiedlich. Das würde ich aber einfach durch einen Mittelwert erschlagen, eine genauere Berechnung lohnt wohl nicht.

Um die Rohreibung zu berechnen gibt es eine sehr ausfeilte Theorie: einige Schlagwörter zum selber googlen:

Reynoldszahl, Rohrreibungszahl, Colebrokediagramm, Stoßzahl, ...

Mit dem Stoßzahl meine ich den Austritt vom Schlauch in die freie Luft, dass erzeugt auch Widerstände, dafür findet man aber in Tabllen wohl ausreichende Werte.

Für Rohrreibungsprobleme gibt es ziemlich sicher auch irgendwo ein Online-Berechnungstool. Schau zb. mal bei der Firma Festo, die beschäftigen sich recht intensiv mit Pneumatik, ich könnte mir gut vorstellen, dass man da so etwas findet (dass dann natürlich speziell für Gase gedacht ist)

mfg Fritz