Detlef Aigner

Hydraulik und Gasdynamik

Fur den Transport von Flussigkeiten und Gasen ist es grundlegend notwendig, die erforderlichen Rohrleitungen hinsichtlich auftretender Flies- und Stromungsverluste infolge Rohrreibung und ortlicher Verluste sowie bezuglich erforderlicher Rohrquerschnitte zu dimensionieren. Der folgende Beitrag behandelt die Flies- und Stromungsverluste in Druckleitungen, sowohl fur inkompressible (Flussigkeiten) als auch kompressible (Gase) Medien. Weiterhin werden das Druckstosphanomen bei Flussigkeitsleitungen sowie dessen Erscheinungsformen und Berechnungen diskutiert. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die hydraulische Dimensionierung von Vakuum- und Unterdruckleitungen sowie von unbelufteten und belufteten Hebern. Abschliesend erfolgt die Darstellung der hydraulischen Konzipierung von Freispiegelleitungen nach dem Teilfullungsprinzip.

Luft in Rohrleitungen für Fluide

Der Transport von Wasser oder anderen Fluiden in Rohrleitungen kann durch eingeschlossene Luft stark beeinflusst werden. Beispielhaft kann man den Fullprozess einer neu gebauten Leitung nennen oder die Druckluftspulung bei Abwassertransportleitungen. Meist sind es allerdings kleine Luftmengen, wie z. B. einzelne Luftblasen, die in die Rohrleitung gelangen und mit dem Wasser oder dem Fluid transportiert werden. Diese gemeinsame Bewegung innerhalb der Rohrleitung unterliegt dem Einfluss der Gravitation und sie ist abhangig von der Geschwindigkeit sowie der Turbulenz der Stromung. Die eingeschlossene Luft beeinflusst nicht nur die Bewegung der Fluide, auch Druckschwankungen und Druckstose verandern wegen der Kompressibilitat der Luft ihr Verhalten. Dieser Abschnitt soll einen kurzen Uberblick uber das Thema Luft in Leitungen geben, auf mogliche Probleme hinweisen und Losungsmoglichkeiten aufzeigen. Schwerpunkt bilden dabei die nicht gewunschten aber oft vorhandenen Luftblasen in Rohrleitungen, die durch Pumpen, an undichten Stellen, durch Beluftungsarmaturen, durch Ausgasung oder durch biologische und chemische Reaktionen in Leitungen gelangen. Sie sammeln sich an Hochpunkten der Leitung oder werden mit der Stromung transportiert. Grosere Ansammlungen von Luft stellen einen Stromungswiderstand dar und konnen im Extremfall zum Stillstand der Stromung fuhren. Bei groseren Geschwindigkeiten oder geringerer Neigung der Leitung werden diese Blasen mit der Stromung bewegt und dadurch selbststandig ausgetragen. Dieser Prozess wird als Selbstentluftung bezeichnet. Durch an Hochpunkten angeordnete, automatisch arbeitende Be- und Entluftungsventilen kann die Bildung von Luftblasen verhindert werden.