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Wie berechne ich den Wasserdurchfluß eines Rohres?

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Forzasge

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19:09 Uhr, 25.09.2009

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Hallo Zusammen!


Vielleicht kann mir jemand von Euch weiterhelfen. Ich muss berechnen wieviel Wasser bei einem Wasserrohrbruch im Winter aus einem Rohr ausgetreten ist.



Der Durchmesser des Rohres beträgt 2,3cm. Die Fliessgeschwindigkeit kann ich leider nicht genau sagen. Denke mal das der Wasserdurck ca. 2bar beträgt.



Jetzt meine Frage wieiviel Wasser tritt in einer Stunde aus einem komplett aufgeplatztem Rohr aus?!?



Wäre sehr nett wenn mir jemand von Euch helfen könnte. Es geht hier um Mietstreitigkeiten und selbst habe keine Ahnung wie ich es berechnen könnte.


Vielen Dank schon mal im Vorraus für Eure Antworten!

Viele Grüße


Markus

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
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OmegaPirat

OmegaPirat

20:01 Uhr, 25.09.2009

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Hallo Forzage, das wird schwierig bei so wenig paramtern, man kanns aber mal versuchen. Hydromechanik ist nicht grad meine Stärke.

Nehmen wir mal an wir betrachten ein rohr ohne bruch.
Für Rohre gilt das Hagen Poiseuillsche Gesetz, welches man aus der Navier-Stokes-Gleichung ableiten kann. Demnach gilt für den Volumenstrom
dVdt=πr48ηΔpl

dabei ist r der radius des rohres, η ist die viskosität des Wassers (das ist eine Stoffkonstante, welche man sicherlich im internet findet). Δp ist dabei die druckdifferenz zwischen zwei punkten entlang der fließrichtung und l ist der abstand dieser punkte.

Beim Rohrbruch stell ich mir die Situation so vor, dass beim Loch jetzt meinetwegen der druck 2bar herrscht. für r müsste man den radius des loches einsetzen, da so ein loch vermutlich nicht ideal kreisförmig ist, muss man es entweder mit einem kreis annähern oder aber die genaue fläche nehmen, wodurch aber zum einen die Ausmessung und zum anderen das zugrundeliegende gesetz sich verkompliziert. Ich weiß auch nicht ob die bruchstelle für dich freizugänglich ist, also ob man da jetzt so rankommt um das auszumessen. Δp ist dabei die druckdifferenz zwischen rohrdruck und außendruck, in deinem fall dann schätzungsweise 2-1=1bar
Am schwierigsten ist es vielleicht abzuschätzen über welche länge der druck von 2 nach 1 abnimmt, was ja höchstens dem rohrdurchmesser entsprechen kann.
Und auch darauf achten die basiseinheiten einzusetzen spricht du musst den druck in pascal und nicht in bar einsetzen 1bar=10^5 Pascal.
Ich hol mir jetzt erstmal nen zettel und nen stift raus und überleg mir mal obs einfacher geht, vielleicht kann mans doch einfacher mit dem Gesetz von Bernoulli berechnen, Hagen Poiseulle basiert soweit ich mich erinnere auf einen parabolischen geschwindigkeitsverlauf, was durch reibung mit den seitenwänden und auch innerer reibung verursacht wird. Hydromechanik liegt bei mir lange zurück und darin war ich im Studium auch am schwächsten, aber ich denk nochmal drüber nach und meld mich dann.

ach was ich noch fragen wollte, ist das ganze rohr in eins quer durch gerissen oder ist da einfach nur ein leck oder wie hat man sich den bruch genau vorzustellen, am besten wärs, wenn man vorort wäre.



Edit:
Ich habe mir grad überlegt, dass man es über die druckenergie machen kann unter der vernachlässigung von reibung, viskosität und so ein kram

wenn du dir das rohr wie einen druckbehälter mit einem druck von p1 vorstellst, dann hat das Volumen ΔV eine Druckenergie von p1ΔV
Wenn das Volumen aus dem Rohr fließt hat es nur noch eine druckenergie von p0ΔV wenn p0 der umgebungsdruck ist. Das ist weniger, der rest der energie muss aufgrund der energieerhaltung in form von kinetischerenergie vorhanden sein. für ausströmende wasser gilt dann
p1δV=p0ΔV+12mv2
dabei ist m die masse des volumens V, dafür gilt m=ρΔV mit ρ als Wasserdichte.
Dann folgt
p1=p0+12ρv2

Das musst du dann noch nach v auflösen

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