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Allgemeine Beschreibung
Eine Flüssigkeit zeichnet sich, wie der Name schon sagt, durch ihre Fließfähigkeit aus. Sie unterscheidet sich von einem Feststoff dadurch, dass sie sich durch Scherspannung verformt, egal wie gering diese auch sein mag. Einziges Kriterium ist, dass genügend Zeit vergeht, damit die Verformung stattfinden kann. In diesem Sinne ist eine Flüssigkeit formlos.
Fluide lassen sich in Flüssigkeiten und Gase unterteilen. Eine Flüssigkeit ist nur geringfügig komprimierbar und weist in einem offenen Gefäß eine freie Oberfläche auf. Gase hingegen dehnt sich stets aus, um ihren Behälter zu füllen. Dampf ist ein Gas, das sich nahezu flüssig befindet.
Die Flüssigkeit, mit der sich der Ingenieur hauptsächlich beschäftigt, ist Wasser. Es kann bis zu drei Prozent Luft in der Lösung enthalten, die bei Unterdruck zur Freisetzung neigt. Dies muss bei der Konstruktion von Pumpen, Ventilen, Rohrleitungen usw. berücksichtigt werden.
Dieselmotor-Vertikalturbinen-Mehrstufen-Kreiselpumpe mit Inline-Welle. Diese Art von vertikaler Entwässerungspumpe wird hauptsächlich zum Pumpen von korrosionsfreiem Abwasser oder Abwasser mit Temperaturen unter 60 °C und einem Feststoffgehalt von weniger als 150 mg/l (ohne Fasern und Körner) verwendet. Die vertikale Entwässerungspumpe vom Typ VTP gehört zu den vertikalen Wasserpumpen vom Typ VTP. Die Ölschmierung des Rohrs erfolgt über eine Erhöhung und einen Kragen. Bei Temperaturen unter 60 °C kann das Abwasser oder Abwasser mit Feststoffen (wie Eisenschrott, Feinsand, Kohle usw.) befüllt werden.
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten werden wie folgt beschrieben:
Dichte (ρ)
Die Dichte einer Flüssigkeit ist ihre Masse pro Volumeneinheit. Im SI-System wird sie in kg/m angegeben.3.
Wasser hat seine maximale Dichte von 1000 kg/m3bei 4°C. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Dichte leicht ab, aber für praktische Zwecke beträgt die Dichte von Wasser 1000 kg/m3.
Die relative Dichte ist das Verhältnis der Dichte einer Flüssigkeit zu der von Wasser.
Spezifische Masse (w)
Die spezifische Masse einer Flüssigkeit ist ihre Masse pro Volumeneinheit. Im SI-System wird sie in N/m ausgedrückt.3Bei Normaltemperatur beträgt w 9810 N/m3oder 9,81 kN/m3(ca. 10 kN/m3 zur Vereinfachung der Berechnung).
Spezifisches Gewicht (SG)
Das spezifische Gewicht einer Flüssigkeit ist das Verhältnis der Masse eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens zur Masse des gleichen Wasservolumens. Es ist somit auch das Verhältnis der Dichte einer Flüssigkeit zur Dichte von reinem Wasser, normalerweise bei 15 °C.
Vakuumansaugpumpe für Brunnenpunkte
Modellnummer: TWP
Die mobilen, selbstansaugenden Diesel-Brunnenpumpen der TWP-Serie für den Notfall wurden gemeinsam von DRAKOS PUMP aus Singapur und REEOFLO aus Deutschland entwickelt. Diese Pumpenserie kann alle Arten von sauberen, neutralen und korrosiven Medien mit Partikeln fördern. Sie löst viele Probleme herkömmlicher selbstansaugender Pumpen. Die einzigartige Trockenlaufkonstruktion dieser selbstansaugenden Pumpe ermöglicht einen automatischen Start und Neustart ohne Flüssigkeit beim ersten Start. Die Saughöhe kann über 9 m betragen. Das exzellente hydraulische Design und die einzigartige Konstruktion gewährleisten einen hohen Wirkungsgrad von über 75 %. Optional ist eine andere Konstruktion möglich.
Kompressionsmodul (k)
Für praktische Zwecke können Flüssigkeiten als inkompressibel angesehen werden. Es gibt jedoch bestimmte Fälle, wie z. B. instationäre Strömungen in Rohrleitungen, in denen die Kompressibilität berücksichtigt werden sollte. Der Kompressionsmodul k ergibt sich aus:
Dabei ist p der Druckanstieg, der bei Anwendung auf ein Volumen V zu einer Volumenverringerung AV führt. Da eine Volumenverringerung mit einer proportionalen Dichtezunahme einhergehen muss, lässt sich Gleichung 1 wie folgt ausdrücken:
oder Wasser,k beträgt bei normalen Temperaturen und Drücken etwa 2 150 MPa. Daraus folgt, dass Wasser etwa 100-mal komprimierbarer ist als Stahl.
Ideale Flüssigkeit
Eine ideale oder perfekte Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, in der zwischen den Flüssigkeitspartikeln keine tangentialen oder Scherspannungen auftreten. Die Kräfte wirken stets senkrecht auf einen Abschnitt und beschränken sich auf Druck- und Beschleunigungskräfte. Keine reale Flüssigkeit erfüllt dieses Konzept vollständig, und in allen bewegten Flüssigkeiten sind tangentiale Spannungen vorhanden, die die Bewegung dämpfen. Einige Flüssigkeiten, darunter auch Wasser, nähern sich jedoch einer idealen Flüssigkeit an, und diese vereinfachte Annahme ermöglicht die Anwendung mathematischer oder grafischer Methoden zur Lösung bestimmter Strömungsprobleme.
Vertikale Turbinen-Feuerlöschpumpe
Modellnummer: XBC-VTP
Die vertikalen Feuerlöschpumpen der XBC-VTP-Serie mit langer Welle sind ein- und mehrstufige Diffusorpumpen, die gemäß der neuesten nationalen Norm GB6245-2006 hergestellt werden. Das Design wurde zudem anhand der Standards der US-amerikanischen Brandschutzvereinigung (USFVA) verbessert. Sie werden hauptsächlich zur Löschwasserversorgung in der Petrochemie, Erdgasindustrie, Kraftwerken, Baumwolltextilien, Werften, der Luftfahrt, Lagerhaltung, im Hochbau und anderen Industriezweigen eingesetzt. Sie können auch für die Versorgung von Schiffen, Seetanks, Feuerlöschschiffen und anderen Einsatzzwecken eingesetzt werden.
Viskosität
Die Viskosität einer Flüssigkeit ist ein Maß für ihren Widerstand gegen tangentiale oder Scherspannung. Sie entsteht durch die Wechselwirkung und Kohäsion von Flüssigkeitsmolekülen. Alle realen Flüssigkeiten besitzen Viskosität, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Die Scherspannung in einem Festkörper ist proportional zur Dehnung, während die Scherspannung in einer Flüssigkeit proportional zur Scherdehnungsrate ist. Daraus folgt, dass in einer ruhenden Flüssigkeit keine Scherspannung auftreten kann.
Abb.1. Viskose Verformung
Betrachten wir eine Flüssigkeit, die zwischen zwei Platten eingeschlossen ist, die einen sehr geringen Abstand y voneinander haben (Abb. 1). Die untere Platte ist stationär, während sich die obere mit der Geschwindigkeit v bewegt. Die Flüssigkeitsbewegung erfolgt vermutlich in einer Reihe unendlich dünner Schichten, die frei übereinander gleiten. Es gibt keine Querströmungen oder Turbulenzen. Die Schicht neben der stationären Platte ruht, während die Schicht neben der bewegten Platte die Geschwindigkeit v hat. Die Scherdehnungsrate bzw. der Geschwindigkeitsgradient beträgt dv/dy. Die dynamische Viskosität, oder einfacher gesagt die Viskosität µ, ist gegeben durch
So dass:
Dieser Ausdruck für die viskose Spannung wurde erstmals von Newton postuliert und ist als Newtonsche Viskositätsgleichung bekannt. Fast alle Flüssigkeiten haben einen konstanten Proportionalitätskoeffizienten und werden als Newtonsche Flüssigkeiten bezeichnet.
Abb. 2. Beziehung zwischen Scherspannung und Scherdehnungsrate.
Abbildung 2 ist eine grafische Darstellung von Gleichung 3 und demonstriert das unterschiedliche Verhalten von Feststoffen und Flüssigkeiten unter Scherspannung.
Die Viskosität wird in Centipoise (Pa.s oder Ns/m) angegeben2).
Bei vielen Problemen im Zusammenhang mit der Bewegung von Flüssigkeiten tritt die Viskosität mit der Dichte in der Form μ/p (unabhängig von der Kraft) auf und es ist praktisch, einen einzelnen Term v zu verwenden, der als kinematische Viskosität bezeichnet wird.
Der Wert von ν für ein Schweröl kann bis zu 900 x 10 betragen.-6m2/s, während sie bei Wasser, das eine relativ niedrige Viskosität aufweist, bei 15 °C nur 1,14 x 10?m2/s beträgt. Die kinematische Viskosität einer Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Bei Raumtemperatur ist die kinematische Viskosität von Luft etwa 13-mal so hoch wie die von Wasser.
Oberflächenspannung und Kapillarität
Notiz:
Kohäsion ist die Anziehungskraft, die ähnliche Moleküle aufeinander ausüben.
Adhäsion ist die Anziehungskraft, die ungleiche Moleküle aufeinander ausüben.
Oberflächenspannung ist die physikalische Eigenschaft, die es ermöglicht, einen Wassertropfen an einem Wasserhahn in der Schwebe zu halten, ein Gefäß knapp über den Rand zu füllen, ohne dass etwas herausläuft, oder eine Nadel auf der Oberfläche einer Flüssigkeit zu schwimmen. All diese Phänomene beruhen auf dem Zusammenhalt zwischen Molekülen an der Oberfläche einer Flüssigkeit, die an eine andere, nicht mischbare Flüssigkeit oder ein Gas angrenzt. Es ist, als bestünde die Oberfläche aus einer elastischen, gleichmäßig gespannten Membran, die dazu neigt, die Oberfläche stets zusammenzuziehen. Daher haben Gasblasen in Flüssigkeiten und Feuchtigkeitströpfchen in der Atmosphäre eine annähernd kugelförmige Gestalt.
Die Oberflächenspannung an einer freien Oberfläche ist proportional zur Länge der Linie und wirkt senkrecht dazu. Die Oberflächenspannung pro Längeneinheit wird in mN/m angegeben. Ihr Wert ist recht gering und beträgt bei Wasser in Kontakt mit Luft bei Raumtemperatur etwa 73 mN/m. Die Oberflächenspannung nimmt leicht ab.imit steigender Temperatur.
In den meisten Anwendungen der Hydraulik ist die Oberflächenspannung von geringer Bedeutung, da die damit verbundenen Kräfte im Vergleich zu den hydrostatischen und dynamischen Kräften im Allgemeinen vernachlässigbar sind. Sie spielt nur dann eine Rolle, wenn freie Oberflächen vorhanden sind und die Randabmessungen klein sind. Daher können bei hydraulischen Modellen Oberflächenspannungseffekte, die im Prototyp keine Rolle spielen, das Strömungsverhalten im Modell beeinflussen. Diese Fehlerquelle in der Simulation muss bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden.
Oberflächenspannungseffekte sind bei zur Atmosphäre offenen Rohren mit kleinem Durchmesser besonders ausgeprägt. Diese können beispielsweise in Form von Manometerrohren im Labor oder offenen Poren im Boden auftreten. Taucht man beispielsweise ein kleines Glasröhrchen in Wasser, steigt das Wasser im Inneren des Röhrchens auf, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Die Wasseroberfläche im Rohr, auch Meniskus genannt, ist nach oben konkav gewölbt. Dieses Phänomen wird als Kapillarität bezeichnet. Der tangentiale Kontakt zwischen Wasser und Glas deutet darauf hin, dass die innere Kohäsion des Wassers geringer ist als die Adhäsion zwischen Wasser und Glas. Der Wasserdruck im Rohr an der freien Oberfläche ist geringer als der atmosphärische Druck.
Abb. 3. Kapillarität
Quecksilber verhält sich deutlich anders, wie Abbildung 3(b) zeigt. Da die Kohäsionskräfte größer sind als die Adhäsionskräfte, ist der Kontaktwinkel größer, und der Meniskus ist zur Atmosphäre hin konvex und eingedrückt. Der Druck an der freien Oberfläche ist höher als der atmosphärische Druck.
Kapillareffekte in Manometern und Schaugläsern können durch die Verwendung von Rohren mit einem Durchmesser von mindestens 10 mm vermieden werden.
Modellnummer: ASN ASNV
Bei den Pumpenmodellen ASN und ASNV handelt es sich um einstufige Kreiselpumpen mit geteiltem Spiralgehäuse und doppelter Saugwirkung. Sie werden zum Transport von Flüssigkeiten in Wasserwerken, Klimaanlagen, Gebäuden, Bewässerungsanlagen, Entwässerungspumpstationen, Elektrizitätswerken, industriellen Wasserversorgungssystemen, Feuerlöschsystemen, Schiffen, Gebäuden usw. verwendet.
Dampfdruck
Flüssigkeitsmoleküle mit ausreichender kinetischer Energie werden an der freien Oberfläche einer Flüssigkeit aus dem Körper herausgeschleudert und verdampfen. Der von diesem Dampf ausgeübte Druck wird als Dampfdruck P bezeichnet. Eine steigende Temperatur führt zu einer stärkeren Molekülbewegung und damit zu einem Anstieg des Dampfdrucks. Wenn der Dampfdruck dem Druck des darüberliegenden Gases entspricht, siedet die Flüssigkeit. Der Dampfdruck von Wasser beträgt bei 15 °C 1,72 kPa (1,72 kN/m2).
Luftdruck
Der atmosphärische Druck an der Erdoberfläche wird mit einem Barometer gemessen. Auf Meereshöhe beträgt der durchschnittliche Luftdruck 101 kPa und wird auf diesen Wert normiert. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab; in 1.500 m Höhe sinkt er beispielsweise auf 88 kPa. Die Wassersäule hat auf Meereshöhe eine Höhe von 10,3 m und wird oft als Wasserbarometer bezeichnet. Diese Höhe ist hypothetisch, da der Dampfdruck von Wasser ein vollständiges Vakuum verhindern würde. Quecksilber ist eine deutlich bessere barometrische Flüssigkeit, da sein Dampfdruck vernachlässigbar gering ist. Seine hohe Dichte führt zudem zu einer Säule von angemessener Höhe – etwa 0,75 m auf Meereshöhe.
Da die meisten Drücke in der Hydraulik über dem atmosphärischen Druck liegen und mit relativen Messgeräten gemessen werden, ist es sinnvoll, den atmosphärischen Druck als Bezugsdruck, also Null, zu betrachten. Drücke werden dann als Überdruck bezeichnet, wenn sie über dem atmosphärischen Druck liegen, und als Vakuumdruck, wenn sie darunter liegen. Nimmt man den tatsächlichen Nulldruck als Bezugsdruck an, spricht man von absoluten Drücken. In Kapitel 5, in dem NPSH besprochen wird, werden alle Werte in absoluten Wasserbarometerwerten angegeben, d. h. Meeresspiegel = 0 bar Überdruck = 1 bar absolut = 101 kPa = 10,3 m Wassersäule.
Veröffentlichungszeit: 20. März 2024