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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 08.03.2021 / 13.10.2021
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Was ist der Unterschied zwischen einer laminaren und einer turbulenten Stömung?

Laminare Strömung enthält keine Wirbel und hat deshalb in der Rohrmitte die höchste Geschwindigkeit. Reynoldszahlen von unter ungefährt 2300 beschreiben laminare Strömungen. Es werden andere Formel für laminare Stömungen benutzt.

Turbulente Strömung enthält Wirbel. Die Strömung ist ausser an der Grenzschicht überall gleich schnell. Für Berechnungen in glatten Rohren ist keine exakte Herleitung möglich. Für verschiedene Reynoldszahlen gibt es verschiedene Formeln um den Koeffizienten delta auszurechnen.

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Was besagt die Kontinuitätsgleichung?

Die Kontinuitätsgleichung besagt, dass die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System konstant ist. Dabei ist lediglich die Zusammensetzung verschieden.

Die spezifische Gesamtenergie setzt sich zusammen aus der Geschwindigkeit, dem statischen Druck und der Höhe.

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Welche Auswirkungen einer Strömung können durch die Bernoulligleichung beschrieben werden?

Die Bernulligleichung beschreibt die Druckverhältnisse in einer Strömung, Der Gesamtdruck setzt sich zusammen aus:

  • statischer Druck
  • Höhe (hydrostatischer Druck, p*h*g)
  • Geschwindigkeit (dynamischer Druck)
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Was ist der Unterschied zwischen newtonschen und nicht-newtonschen Fluiden?

Newtonische Fluide haben im Gegensatz zu nicht newtonischen Fluiden eine konstante Viskosität.

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Was ist Kavitation? Wodurch kann diese begünstigt werden?

Als Kavitation wird die Bildung von Gasblasen bezeichnet, die durch Unterdruckgebiete in einer Pumpe (meist Kreiselradpumpen) entstehen.

Die Bildung von Gasblasen kann durch eine hohe Drehzahlen der Pumpe, Unterdruck auf der Saugseite oder durch hohe Temperatur des Fluids begünstigt werden.

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Warum ist Kavitation so gefährlich?

Durch die kollabierenden/implodierenden Gasblasen, die in Gebieten mit höheren Drücken aufkommen, entstehen microjets. Die microjets können zu Korrosion (auch Kavitationsfrass genannt) führen, indem immer wieder kleine Teile an der Pumpe deformiert werden. Nach einiger Zeit brechen Teile heraus.

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Wie kann das Auftreten von Kavitation durch das Bernoulligesetz erklärt werden?

Dort, wo Strömungen schneller sind, ist entsprechend der statische Druck tiefer. Die Siedetemperatur von Wasser sinkt dabei bis auf Raumtemperatur, Gasblasen entstehen. Diese werden anschliessend in Gebiete mit höherem Druck mitgerissen und bilden microjets.

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Welche Phänomene gehen in die Berechnung des Reibungskoeffizienten ein?

Je nach Reynoldszahl (\(Re= { \rho * v*d \over \eta}\)) wird ein unterschiedlicher Reibungskoeffizient berechnet.

Wichtig sind:

  • Blasius (von 2.4e3 bis 10^5)
  • Herrman (von 2.4e3 bis 2e6)
  • Konakow (von 10^5 bis 10^8)

Unterhalb einer Reynoldszahl von 2300 wird in glatten Rohren der Reibungskoeffizient wie folgt berechnet: \(λ = {64 \over Re}\).

Für raue Rohre gelten wieder unterschiedliche Formeln je nach Bedingungen.