Zuletzt aktualisiert: 30. Oct 2024

Rohrdurchfluss Rechner

Q: Verändert sich die Durchflussrate mit dem Rohrdurchmesser?

Ja , denn der Volumenstrom steht in direktem Zusammenhang mit der Querschnittsfläche des Rohrs. Wenn sich die Querschnittsfläche vergrößert (was der Fall ist, wenn sich der Rohrdurchmesser vergrößert), steigt auch der Volumenstrom. Umgekehrt verringert sich der Volumenstrom, wenn der Rohrdurchmesser abnimmt.

Q: Wie berechnet man den Volumendurchfluss in einem Rohr?

Du multiplizierst die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die durch das Rohr fließt, mit der Querschnittsfläche des Rohrs.

Erstellt von Bogna Szyk

Überprüft von Dominik Czernia, Doktorand*in

Dominik Czernia

PhD, Institute of Nuclear Physics PAN

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Physicist at the Institute of Nuclear Physics in Kraków interested in magnetism and always ready to explain everything to everyone in simple terms. He is currently working on adding more scientific papers to his collection, accompanied by his son and another baby on its way. A perfectionist with an acute eye for detail, he has a unit converter in his brain and uses it to compare prices at the supermarket. Loves peace and quiet, especially during hiking. See full profile

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und Jack Bowater

Übersetzt von Luise Schwenke

Luise Schwenke

Luise works as a German translator and Calculatorian at Omni. She holds a degree in Food Engineering from the University of Sciences - Neubrandenburg, Germany, and specialized her career in biotechnology. She worked in human genetic diagnostics, developing and producing pharmaceutical products for clinical phase 2 and 3 studies. She is always hungry for new fields to learn about that allow her to combine her creative and analytical thinking. Currently, she is getting her hands on coding, focusing on data science and big data. Luise spent an academic year in Brazil and loves traveling the world to experience and learn from different cultures. See full profile

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und Julia Kopczyńska, promovierend

Julia Kopczyńska

PhD candidate, Polish Academy of Sciences

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A microbiologist with a low-key addiction to coffee. Since her Bachelor’s, she has focused on the gut microbiome and its role in human health. Now she hopes to find the golden bacteria to improve gut health in her Ph.D. project. She enjoys scientific writing and digging really deep into a topic. She has been living in 5 different countries and loves to travel to new places. In her free time, she likes to be active by playing volleyball, biking, and going for long walks. See full profile

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Inhalt

Was ist der Durchfluss nach dem Schwerkraftprinzip?Die Hazen-Williams-Gleichung Geschwindigkeit des Wasserflusses in einem Rohr: ein Beispiel FAQs

Mit diesem Rohrdurchfluss-Rechner kannst du die Eigenschaften von Wasser, das in einem Schwerkraftsystem fließt, analysieren. Du musst nur den Durchmesser des Rohrs, das Material, aus dem es besteht, seine Länge und das Höhengefälle kennen. Wir berechnen dann mit der Hazen-Williams-Gleichung die resultierende Geschwindigkeit und den Abfluss. Interessiert? Lies weiter, um ein einfaches Berechnungsbeispiel zu sehen und zu erfahren, welche Formeln wir verwenden.

Wir empfehlen dir auch den Blendenstrom Rechner, um eine andere Art des Flüssigkeitsdurchflusses zu berechnen!

Was ist der Durchfluss nach dem Schwerkraftprinzip?

Der Durchfluss von Wasser auf Grundlage der Schwerkraft ist, wenn der Wasserfluss in einem Rohr durch die Schwerkraft verursacht wird. Der Fluss findet statt, solange ein Höhenunterschied zwischen dem Quellwasser (stromaufwärts) und der Abflussstelle besteht. Es wird keine externe Energie (z. B. von einer Pumpe) verwendet werden, um das Wasser vorwärtszubewegen.

Unser Durchfluss-Rechner berücksichtigt den besonderen Fall des Schwerkraftflusses in einem geschlossenen Rohr. Die Geschwindigkeit des Wassers wird nicht nur durch die Neigung und die Größe des Rohrs, sondern auch durch das Rohrmaterial beeinflusst. Die Rauheit des Rohres verursacht Reibung zwischen den Seiten des Rohres und dem Wasser, wodurch die Durchflussgeschwindigkeit verringert wird. Im Durchflusskoeffizient Rechner 🇺🇸 beschreiben wir die Metrik, die sich auf die theoretischen und tatsächlichen Durchflussmengen bezieht. Schau dir den Rechner unbedingt an, wenn du an dem Thema interessiert bist!

Die Hazen-Williams-Gleichung

Die Hazen-Williams-Gleichung ist eine empirisch abgeleitete Formel, die die Geschwindigkeit von Wasser in einer Schwerkraftströmung beschreibt. Denke daran, dass sie nur für Wasser gültig ist – auf andere Flüssigkeiten anwendet, erhältst du ungenaue Ergebnisse. Sie berücksichtigt auch nicht die Temperatur des Wassers und ist nur im Bereich von 4-25°C (40-75°F) genau.

Du kannst diese Formel wie folgt aufschreiben:

v = \mathrm{k} \cdot C \cdot R^{0,63} \cdot S^{0,54},

wobei:

$v$ – die Geschwindigkeit des im Rohr fließenden Wassers ist (in m/s),
$C$ – der Rauhigkeitskoeffizient ist,
$R$ – der hydraulische Radius ist (in Metern) – sieh dir den Hydraulischer Radius Rechner 🇺🇸 an, um mehr zu erfahren,
$S$ – die Steigung der Energielinie ist (Reibungsdruckverlust pro Rohrlänge), sie hat keine Einheit, wird aber manchmal in m/m angegeben, und
$\mathrm{k}$ – der Umrechnungsfaktor je nach Einheitensystem ist: ( $\mathrm{k} = 0,849$ für das metrische System und $\mathrm{k} = 1,318$ für das imperiale System).

Du brauchst die Werte von $C$ , $R$ oder $S$ nicht zu kennen, um unseren Rohrdurchfluss-Rechner zu verwenden – wir berechnen sie für dich!

Der Rauhigkeitskoeffizient $C$ hängt vom Material des Rohres ab. Du kannst das Material aus dem Dropdown-Menü auswählen oder den Wert von $C$ manuell eingeben, wenn du den Rauheitskoeffizienten deines Rohrmaterials kennst. Wir verwenden die folgenden Werte:

Material	Rauhigkeitskoeffizient
Gusseisen	100
Beton	110
Kupfer	140
Kunststoff	150
Stahl	120

Der hydraulische Radius, $R$ , ist das Verhältnis zwischen der Fläche und dem Umfang deines Rohrs. Wenn das Rohr kreisförmig ist, kannst du ihn mit der folgenden Gleichung ermitteln:

R = \frac{A}{P} = \frac{\pi r^2}{2 \pi r} = \frac{r}{2} = \frac{d}{4},

wobei $r$ der Rohrradius und $d$ der Rohrdurchmesser ist. Unter der Rechneroption Weitere berechnete Variablen anzeigen kannst du alle diese Parameter (Fläche, Umfang, hydraulischer Radius) ändern.

Um das Gefälle $S$ zu berechnen, musst du das Höhengefälle (Höhenunterschied zwischen dem Anfangs- und Endpunkt) durch die Rohnlänge teilen. Denke daran, dass, wenn das Gefälle des Rohrs nicht konstant ist, sondern sich ständig ändert, die tatsächliche Fließgeschwindigkeit des Wassers von dem berechneten Ergebnis abweichen wird.

Wenn du die Geschwindigkeit des Schwerkraftflusses kennst, kannst du auch den Abfluss, $Q$ , ermitteln, indem du die Querschnittsfläche des Rohrs mit der Fließgeschwindigkeit multiplizierst:

Q = A \cdot v.

Verwende unseren Volumenstrom Rechner, um zwischen dem Volumenstrom und dem Massenstrom umzurechnen.

Geschwindigkeit des Wasserflusses in einem Rohr: ein Beispiel

Verwenden wir den Rohrdurchfluss-Rechner, um die Geschwindigkeit und den Abfluss von Wasser in einem Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 15 cm zu bestimmen. Das Rohr ist 3 m lang, und der Höhenunterschied zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt des Rohrs beträgt 1 m.

Teile den Durchmesser durch 2, um den Radius des Rohrs zu ermitteln.

\small \quad r = \frac{d}{2} = \frac{15}{2} = 7,\!5 \ \mathrm{cm}

Bestimme die Querschnittsfläche des Rohrs:

\small \quad A = \pi r^2 = \pi \cdot 7,\!5^2 \approx 176,\!72 \ \mathrm{cm^2}

Bestimme den Umfang des Rohrs:

\small \quad P = 2\pi r = 2 \pi \cdot 7,\!5 \approx 47,\!12 \ \mathrm{cm}

Dividiere die Fläche durch den Umfang, um den hydraulischen Radius des Rohrs zu ermitteln:

\small \quad R = \frac{A}{P} = \frac{176,\!72 }{47,\!12 } \approx 3,\!75 \ \mathrm{cm}

Wähle Kunststoff aus dem Dropdown-Menü aus und schreibe seinen Rauheitskoeffizienten auf:

\small \quad C = 150

Teile den Höhenunterschied durch die Länge des Rohrs, um das Gefälle zu berechnen:

\small \quad S = \frac{y}{L} = \frac{1}{3} = 0,\!333

Verwende die Hazen-Williams-Gleichung, um die Geschwindigkeit der Schwerkraftströmung zu bestimmen:

\footnotesize \begin{align*} \quad v &= 1,\!318 \cdot C \cdot R^{0,63} \cdot S^{0,54} \\[8pt] &= 0,\!849 \cdot C \cdot 0,\!0375 ^{0,63} \cdot 0,\!33^{0,54} \\[8pt] & \approx 8,\!887 \ \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} \end{align*}

Multipliziere diesen Wert mit der Querschnittsfläche des Rohrs, um den Abfluss zu ermitteln:

\begin{align*} \quad Q &= A \cdot v = 176,\!72 \cdot 10^{-4}\cdot 8,\!887 \\[8pt] &= 0,\!157 \mathrm{\frac{m^3}{s}} \end{align*}

Das war's! Du hast gerade die Geschwindigkeit und den Abfluss eines Schwerkraftstroms ermittelt. Kennst du schon den Rohrvolumen Rechner? Das ist ein weiteres Tool, das die durch Rohre fließenden Flüssigkeiten berücksichtigt.

FAQs

Wie berechnet man den Rohrdurchfluss unter Schwerkraft?

Verwende zunächst die Hazen-Williams-Gleichung, um die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu bestimmen: v = k · C · R^0,63 · S^0,54. In dieser Gleichung ist k entweder 0,849 für metrische oder 1,318 für imperiale Einheiten, C ist der Rauhigkeitskoeffizient des Rohrmaterials, R ist der hydraulische Radius (Querschnittsfläche geteilt durch den Umfang) und S ist das Gefälle des Rohrs.

Du kannst dann das Volumen, das pro Sekunde durch das Rohr fließt, berechnen, indem du v mit der Querschnittsfläche des Rohrs multiplizierst.

Verändert sich die Durchflussrate mit dem Rohrdurchmesser?

Ja, denn der Volumenstrom steht in direktem Zusammenhang mit der Querschnittsfläche des Rohrs. Wenn sich die Querschnittsfläche vergrößert (was der Fall ist, wenn sich der Rohrdurchmesser vergrößert), steigt auch der Volumenstrom. Umgekehrt verringert sich der Volumenstrom, wenn der Rohrdurchmesser abnimmt.

Wie berechnet man den Volumendurchfluss in einem Rohr?

Du multiplizierst die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die durch das Rohr fließt, mit der Querschnittsfläche des Rohrs.

Wie hoch ist der Rauhigkeitskoeffizient eines Kunststoffrohrs?

Für ein typisches Kunststoffrohr beträgt der Rauhigkeitskoeffizient 150. Je höher der Rauhigkeitskoeffizient ist, desto schneller fließt die Flüssigkeit durch ein Rohr.