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Rohrreibung

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Wenn ein Fluid durch ein Rohr strömt entstehen Druckverluste durch Reibung. Die Reibung entsteht an den Innenwänden des Rohres, an denen das jeweilige Fluid entlangströmt. Der Begriff Rohrreibung bezeichnet Reibungsverluste, die innerhalb einer Rohrleitung entstehen. Wie bereits erwähnt entstehen durch die Reibung Druckverluste, was bedeutet, dass der Druck am Anfang einer Rohrleitung höher ist, als am Ende.
Innerhalb eines Rohrsystems werden die Einzelverluste durch Reibung addiert. Somit ist:

Rohrreibung

Reibungsverluste in Rohren berechnen

Wir betrachten ein Rohr - wie im Bild unten abgebildet – mit der Länge l und dem Innendruchmesser d.

Rohrreibung in Rohrleitung

Den Druckverlust aufgrund von Reibung, der in dieser Rohrleitung entsteht, kann man über folgende Formel berechnen:

Reibungsverluste berechnen

ΔpR : Druckverlust [bar]
λ : Rohrreibungszahl
l : Rohrleitungslänge
d : Rohrleitungsdurchmesser
ρ : Dichte des Fluids [g/cm3]
v : Strömungsgeschwindigkeit [m/sec]

Betrachtet man die Berechnungsformel für den Druckverlust aus Rohrreibung, kann man feststellen, dass der Druckverlust umso größer ist, je Länger die Leitung ist, je höher die Dichte des Fluids ist, je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist und je höher die Rohrreibungszahl λ ist. Die Druckverluste aufgrund von Rohrreibung werden geringer, bei größerem Leitungsdurchmesser.

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Rohrreibungszahl

Die Rohrreibungszahl λ ist eine Kennzahl, die zur Berechnung der Druckverluste aufgrund von Rohrreibung dient. Die Rohrreibungszahl ist eine dimensionslose Größe. Zur Bestimmung der Rohrreibungszahl wird – wie bereits vorangekündigt – die Reynoldszahl benötigt, die in einem der vorhergehenden Fluidtechnik-Skripte erläutert wurde.

Skript - Ermittlung der Reynoldszahl

Im Bereich laminarer Strömung errechnet sich die Rohrreibungszahl wie folgt:

Lamda Rohrreibungszahl berechnen

Im Bereich turbulenter Strömung kann man die Rohrreibungszahl mit untenstehender Formel berechnen:

Rohrreibungszahl berechnen

Außerdem kann man die Rohrreibungszahl aus Graphen in Abhängigkeit der Reynoldszahl herauslesen. In derartigen Diagrammen sich i.d.R. mehrere Kurven dargestellt. Welche Kurve zur Ermittlung der Rohrreibungszahl herangezogen wird, ergibt sich aus dem Verhältnis aus Rohrinnendurchmesser (d) und Wandrauhigkeit (k).

Rohrreibungszahl bestimmen

Rohrreibung in Formstücken

Unter einem Formstück versteht man in der Fluidtechnik Einbauelemente innerhalb einer Rohrleitung. Dazu zählen zum Beispiel Verteiler, Querschnittsänderungen, Bögen, Armaturen usw.
Um den Druckverlust aufgrund von Rohrreibung innerhalb eines Formstücks zu berechnen, kann folgende Formel verwendet werden:

Druckverlust in Formstücken

ΔpF : Druckverlust [bar]
ζ : Verlustziffer = f(Re)
ρ : Dichte des Fluids [g/cm3]
v : Strömungsgeschwindigkeit [m/sec]

Die Verlustziffer ist dabei abhängig von der Reynoldszahl und der Geometrie des jeweiligen Formstücks.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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