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Kennzahl für den in einem Rohr durch Reibung in einer laminaren oder turbulenten Strömung verursachten Druckverlust Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Die Rohrreibungszahl (auch Rohrreibungsbeiwert) λ (Lambda) ist eine dimensionslose Kennzahl zur Berechnung des Druckabfalls einer Strömung aufgrund des Strömungswiderstands in einem geraden Rohr. Siehe auch: Strömung in Rohrleitungen
Physikalische Kennzahl | |||||||||
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Name | Rohrreibungszahl | ||||||||
Formelzeichen | |||||||||
Dimension | dimensionslos | ||||||||
Definition | |||||||||
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Anwendungsbereich | Rohrströmungen |
Der Druckverlust ist bei gegebener (eventuell komplizierter) Geometrie und turbulenter Strömung näherungsweise proportional zur kinetischen Energiedichte. Das wird mit dem Druckverlustbeiwert ζ (Zeta) berücksichtigt:
Darin ist die Dichte des Mediums und die mittlere Strömungsgeschwindigkeit.
Für lange, gerade Rohre liegt es nahe, auch den Einfluss der Länge und des Durchmessers explizit zu berücksichtigen:
Für weniger lange Rohre gilt das nur näherungsweise, bzw. genügend weit hinter dem Eintritt differenziell:
Für die laminare, voll ausgebildete Strömung in einem kreisrunden Rohr bestimmt sich die Rohrreibungszahl nach dem Gesetz von Hagen-Poiseuille zu:
mit der Reynolds-Zahl (Re < 2300)
Bei turbulenter Strömung gibt es zur Bestimmung der Rohrreibungszahl mehrere Näherungsformeln, die je nach Rauheit des Rohrs angewendet werden:
Die nachstehende Tabelle enthält Beispiele für absolute Rauheiten.[4][5][6]
Werkstoff und Rohrart | Zustand der Rohre | in mm |
---|---|---|
absolut glattes Rohr | theoretisch | 0 |
neuer Gummidruckschlauch | technisch glatt | ca. 0,0016 |
Rohre aus Kupfer, Leichtmetall, Glas | technisch glatt | 0,001 … 0,0015 |
Kunststoff | neu | 0,0015 … 0,007 |
Rohr aus Gusseisen | neu | 0,25 … 0,5 |
angerostet | 1,0 … 1,5 | |
verkrustet | 1,5 … 3,0 | |
Stahlrohre | gleichmäßige Rostnarben | ca. 0,15 |
neu, mit Walzhaut | 0,02 … 0,06 | |
leichte Verkrustung | 0,15 … 0,4 | |
starke Verkrustung | 2,0 … 4,0 | |
Betonrohre | neu, Glattstrich | 0,3 … 0,8 |
neu, rau | 2,0 … 3,0 | |
nach mehrjährigem Betrieb mit Wasser | 0,2 … 0,3 | |
Asbest-Zementrohre | neu | 0,03 … 0,1 |
Steinzeugrohre | neu, mit Muffen und Stößen | 0,02 … 0,25 |
Tonrohre | neu, gebrannt | 0,6 … 0,8 |
Um verschiedene Rauheiten zu vergleichen, kann man die äquivalente Sandrauigkeit verwenden.
Die Verlustbeiwerte können berechnet oder aus Tabellen bzw. Diagrammen entnommen werden.
In Entsprechung der Berechnung der Verlustbeiwerte für vollgefüllte Rohre können Verlustbeiwerte auch für teilgefüllte Rohre bzw. beliebige Gerinnequerschnitte ermittelt werden. Dabei wird in der Berechnung statt des Rohrinnendurchmessers der hydraulische Durchmesser verwendet:
mit
Die Anwendung der Rohrreibungszahl hat sich für die Berechnung des Abflusses in offenen Gerinnen bisher nicht durchgesetzt und wird nur zur Berechnung des Abflusses in Rohren angewendet. Zur Berechnung des Abflusses in offenen Gerinnen wird zumeist auf die empirisch gewonnene Fließformel nach Strickler[7] (im englischen Sprachraum nach Manning),[8] zurückgegriffen.
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