Auslauf aus Behälter

Aus einem 8m langen, zylindrischen Behälter mit Durchmesser 1.800mm, ist unten zentrisch ein Ablaufstutzen DN150 (Innendurchmesser 154,1mm) angebracht, der innen bündig ist. Wie hoch wird sich jetzt ein "Füllstand" o.ä. am Ablaufstutzen einstellen, wenn 70m3/h Wasser aus diesem Stutzen frei nach unten ablaufen und wie rechnet man das? Wer kann mir dazu was sagen?

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Heiner Veelken
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Am 03.01.2012 12:16, schrieb Heiner Veelken:

Was soll denn ein Füllstand am Ablaufstutzen sein? Das Wasser fließt doch frei nach unten aus.

MfG Matthias

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Matthias Frank

Es fließt zwar "frei nach unten raus", aber dennoch wirst Du das Wasser in den Einlauf reinschwappen sehen.

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Heiner Veelken

"Heiner Veelken" schrieb im Newsbeitrag news:1kdan9q.bm2fxw2fcdrwN% snipped-for-privacy@gmx.net...

Hi, "unten zentrisch" macht nur Sinn, wenn der "Zylinder" senkrecht steht.

Der Boden wird "benetzt" sein. Kommt auf die Vioskosität und das Benetzungsverhalten des Behältermaterials an. Und sehr stark auf die Temperatur. Ist das immer noch in Petersburg? Wenn der Durchsatz des Behälters konstant ist, bleibt nur zu wissen, ob sich das "Luftmaterial" mit dem Wasser mischt. Wenn ja, wird die Luft nach&nach mitgerissen und der Behälter wird sich füllen. Die Fließgeschwindigkeit kannst Du anhand geometrie des Rohres ja leicht bestimmen, Wasser ist real fast nicht komprimierbar. Entweder fehlt da noch ne wichtige Einzelheit, oder die Frage ist irgendwie seltsam. So streng nach Text würde ich eher fragen, welchen Innendruck erträgt der Zylinder...

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gUnther nanonüm

Nee, nicht mehr in Petersburg, auch nicht in Mangshi (China), das ist jetzt zum Glück mal Hamburg. Stell Dir den liegenden Zylinder vor. Unten in der Mitte geht eine Rohrleitung weg (DN150). Oben in den liegenden Zylinder wird über die Querschittsfläche gleichmäßig 70m3/h eingedüst. Diese 70m3/ müssen unten durch den Ablauf wieder weg. Dieser Ablauf "geht" in einen liegenden zylindrischen Sammler, der schräg unterhalb des oberen liegt. Aus dem Ablaufstutzen läuft das Zeug also raus, nach unten, zur Seite und wieder rauf in den Sammler (Höhenuntetrschied ca. 1m). Beide Behälter sind mit einer Pendelleitung verbunden, haben also oben im Gasraum den gleichen Druck. Das Level im Sammler liegt ungefähr 0,5m unter Unterkante des oberen Behälters. Ich "weiß" jetzt aus Erfahrung, wenn ich den Stutzen DN200 mache, steht mir die Brühe im oberen Behälter am Auslaufstutzen nicht so hoch, dass ich Probleme bekomme. Meine Frage zielt darauf ab, ob ich diesen Stutzen auch in DN150 ausführen kann.

Ich beschreibe das Problem auch mal anders: Ich bin darauf angewiesen, dass die Brühe aus dem oberen Behälter im offenen Gerinne nach unten stürzt, bis die Brühe auf etwas oberhalb des Füllstandes im Sammler ebenfalls ihr Level "bildet" und dann (kommunizierende Röhren) in den Sammler läuft. Wenn die Ablaufleitung zu klein wird, wird sich die Brühe im oberen Behälter aufstauen und es kann/wird zu pulsierenden Strömungsformen kommen, zumal ich noch ein Ventil in die Leitung bauen werde. Mein Auslaufstutzen muss also so groß sein, dass die 70m3/h nach unten in den zweiten Behälter ausfließen können, ohne dass am Ablaufstutzen der Füllstand zu hoch ist.

Kleine Skizze: Kreis von 1.800mm (oberer Behälter), 2.000mm rechts und

1.600mm unterhalb einen Kreis von 1.200mm (unterer Behälter). Beide Behälter durch ungleichschenkliges U (Ablaufleitung) unten und oben (Pendelleitung) miteinander verbunden.
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Heiner Veelken

Wirklich berechnen läßt sich sowas nicht. Da gibt es höchstens Erfahrungswerte, eventuell Tabellenbücher. Ich bin E-Techniker. Bei Strom ist das alles viel einfacher ;-). Da rechnet man einfach I = U/R. Das geht bei Flüssigkeitsströmungen leider nicht so einfach.

Wichtig ist auch, ob die Strömung laminar ist oder turbulent. Das kann sogar von kleinen Rauhigkeiten an der Rohrwand beeinflusst werden. Die Länge des Ablaufstutzens spielt da vermutlich auch eine Rolle.

Wenn ich jetzt mal überlege, DN 150 bedeutet ca. 200 cm2. Ein 1m langes Rohr enthält also 20.000 cm3 oder 20 Liter. Für 70.000 l/h müsste also die Strömungsgeschwindigkeit 3500 m/h betragen. Das wäre also etwa

1m/sec. Ich würde mal sagen, das ist gar nicht so wenig...

Man müsste jetzt anhand von Tabellen erstmal feststellen, ob man es mit einer laminaren oder turbulenten Strömung zu tun hat (oder haben könnte) und dann den Strömungswiderstand ermitteln. Die Verfahrenstechniker haben dafür sicherlich Tabellenbücher. Die werden sich aber je nach Art bzw. Herkunft des Wasser unterscheiden.

Gruß

Stefan DF9BI

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Stefan

"Heiner Veelken" schrieb

-> Ausflußformel von Torricelli

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Ausflußgeschwindigkeit v = sqrt(2gh)*0,6

Du suchst die Höhe h, bei der sich ein Volumenstrom von 70m3/h ergibt.

Mit Einsetzen der bekannten Größen für den Austrittsquerschnitt und den Volumenstrom ergibt sich nach Umformen:

h = 8*(70/3600)^2 / (9,81*0,6^2*pi^2*0,1541^4) = 0,153m

Das als erste grobe Abschätzung.

Wenn du's genauer haben willst:

- Dubbel, Ausfluß aus Behältern

- Technische Strömungslehre, W. Bohl, Vogel Fachbuch, Ausfluß aus Behältern

- Gleiches Stichwort in anderen Büchern zum Thema Strömungslehre

Gruß, Thomas

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Thomas Endt

Thomas, ich danke Dir für Deine Rechnung. Ich halte Deinen Wert für die Mindesthöhe, die erforderlich ist: wir benötigen den Ausfluss als "freies Gerinne", um zu verhindern, dass sich ein Pulsieren aufbaut. Damit würde man nach dieser Abschätzung nicht ausrechnen können, dass diese 0,153m ausreichen. Selbst diese 15cm wären mir schon zu viel, sodass ich bislang dazu tendiere, den Stutzen als DN200 zu belassen.

Vielleicht ergibt sich ja noch weiteres?!

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Heiner Veelken

Ja, mal eine dumme Frage;): Warum führst du innerhalb des erstens Behälters nicht eine Steigleitung nach oben und bringst dort eine Einlasstulpe an? Dann steigt das Wasser bis in Höhe der oberen Tulpe und wird dann durch das Steigrohr nach unten abtransportiert. Bei 70cbm/h dürften DN 150 leicht ausreichen, um ein Pulsieren zu verhindern, weil du damit einen recht konstanten Flüssigkeitspegel bekommst, was bei einem Auslauf unten sehr viel schwieriger ist.

Allerdings sollte der Flüssigkeitszugang so gestaltet werden, dass im Bereich der Wassertulpe der Wellengang möglichst gering ist. Je ruhiger der Spiegel oben ist, umso gleichmäßiger ist dann auch der Einlauf in die Tulpe. Entlüftungsventil nicht vergessen, ebenso zur Sicherheit ein Unterdruckbrechventil als Sicherheitsventil vorsehen.

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Harald Maedl

Guter Ansatz; jedoch ist der obere Behälter fast bis unten berohrt und somit ein Apparat:-) Der tiefer liegende Behälter ist ein Sammler.

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Heiner Veelken

Ok, noch einmal von vorne: Irgendeine Flüssigkeit fließt durch eine Apparatur mit 70 cbm/h, wobei der Einlauf oben und der Auslauf unten ist und wobei der Durchfluss unten am Auslauf möglich konstant sein soll.

Somit bleibt letztlich, entweder den Zulauf zu regulieren oder einfacher den Ablauf zu regulieren. Letztgenanntes könnte IMHO mechanisch per Schwimmerdrossel in Ablauf 1 erledigt werden. Prinzip etwa wie folgt:

Tank1 | | | |Ablauf 1 mit Ablaufdrossel | |===|| |______________| || ||==========|| || Ablauf 2 Im Detail: Schwimmerkugel |Tankwand ~~~~~~ ( )~~~~~~~~~~~~~~~ | \ Wasserspiegel \ | \ | Ablauf 1 \ ___________|________________ \|||| ||____||____________________ Ablaufrossel Man verwendet dieses Prinzip gerne bei Regenrückhaltebecken, wo man einen möglichst konstanten Zulauf in den Kanal erreichen möchte. Vielleicht kannst du ähnliches bei deiner ominösen Apparatur anwenden.

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Harald Maedl

Nee, dann habe ich mich wohl mißverständlich ausgedrückt. Um Regelung resp. Konstanthaltung des Durchflusses geht es mir nicht, lediglich darum, dass die Brühe aus dem Apparat abläuft, ohne dass der Füllstand an diesem Auslauf zu hoch steigt.

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Heiner Veelken

Mach doch mehrere Ausflüsse

| | | APPERAT | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

+--------| |----| |----| |------------+ | | | | | | | | | | | | | | | | | | +--------| |----| |----| |------------+ | |_______ | SAMMLER _______ | | +-------------------------------------+

So stellst DU sicher, daß Du wenn's voll wird mehr Volumen raus bekommst.

Ich hoffe, ich habe Dein Problem richtig verstanden. Warum machst Du ggf. nicht mal eine grobe Handskizze und stellst sie irgendwo online?

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Olaf Kessler

Mein Problem ist das, was ich im Ausgangsposting schrieb:-) Ich möchte nur wissen, wie hoch sich ein "Füllstand" einstellt und entscheiden zu können, ob ich meinen Ablauf von DN200 auf DN150 verkleinern kann.

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Heiner Veelken

Helfen könnte hier die Fließformel nach Gauckler-Manning-Strickler.

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Harald Maedl

Ja, kenne ich. Die habe ich schon bemüht, um zu verifizieren, dass die Brühe auch tatsächlich am Ablauf ankommt, ohne dass zuviel "Höhe" erforderlich ist.

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Heiner Veelken

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