Auswirkung der Größenänderung eines Rohrs

Ich hatte ein paar Fragen über die Dimensionierung einer Pfeife, aber ich bin immer noch ein wenig verwirrt und kann keine einfache Antwort finden.

Ich werde dieses Bild verwenden, um eine Darstellung dessen zu erhalten, was ich beantwortet haben möchte.

Änderung der Dimensionierung eines Rohres

Größen sollten keine Rolle spielen, aber wenn sie es wären; Wir gehen davon aus, dass die kleinen Rohre beide 1/2 Zoll und das große Rohr nur 3/4 Zoll sind. Welche Auswirkung hat es auf den Wasserfluss, die Rohrgröße zu erhöhen (in das mittlere größere Rohr)? Und welche Auswirkung hat es dann auf den Fluss, die Größe zu verringern?

Die Form muss nicht so ein U sein; Ich dachte nur, es würde zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen. Es stellt einfach eine Zunahme und dann eine Abnahme dar. Sie können sie in den Antworten einzeln behandeln oder als Ganzes, wenn es darauf ankommt.

Meine allgemeinen Gedanken nach dem, was ich online durchlesen konnte, sind, dass der Druck beim Einsteigen in das größere Rohr leicht ansteigen oder beim Abstieg abnehmen könnte. Einfach wegen der Reibung - ein kleineres Rohr hat mehr Reibung zum Wasser als das größere Rohr. Wenn dies ein Stück Rohrleitung wäre, wäre der Druck rechts außen relativ gleich dem Druck links innen?

Das andere, was ich sehe, ist die Geschwindigkeit des Wassers. Das Erhöhen der Rohrgröße verlangsamt den Wasserfluss und das Verringern der Rohrgröße beschleunigt ihn? Aber noch einmal, wenn es ein Stück wäre, würde sich das ausgleichen und die Geschwindigkeit nach außen wäre wie die Geschwindigkeit nach innen?

Sie sollten mit einem geraden Rohr beginnen, da es dadurch etwas einfacher wird. Dies könnte auch besser zu Physics.SE passen
@ Tester101 Ich würde vermuten, dass sie die Antwort leichter wissen würden, ja, aber ich dachte auch, dass es etwas Wissenswertes für Heimwerker-Sanitärarbeiten ist.
Ich sehe keinen merklichen Unterschied, außer bei heißem Wasser. Sie bemerken eine längere Zeit, bis heißes Wasser den Wasserhahn erreicht.
@justinj Ich stimme zu. Das größere Volumen der Pfeife in der Mitte hat wahrscheinlich ungefähr den gleichen Effekt wie das Verlängern einer kleineren Pfeife. In jedem Fall müssen Sie mehr Wasservolumen drücken, um Wasser zum anderen Ende zu bringen. Wenn Sie also heißes Wasser drücken, müssen Sie mehr kaltes Wasser aus dem Weg schieben, um das heiße Wasser zum anderen zu bringen Ende.
Ich bin ungefähr 4 Jahre zu spät zu dieser Party. Angenommen, wir sprechen über das Rohr, sobald es mit Wasser gefüllt ist, ist die volumetrische Durchflussrate hinein die gleiche wie die Durchflussrate heraus. Das bedeutet, dass sich zu jeder Zeit die gleiche Wassermenge durch jeden Querschnitt des Rohrs (groß oder klein) bewegt. Die Geschwindigkeit ist in den kleineren Rohren größer (da sich das Wasser schneller durch die kleinere Querschnittsfläche bewegen muss, um konstant die gleiche Wassermenge zu liefern). Der Druck ist am Anfang des Rohrs größer und nimmt ab, wenn Sie sich entlang des Rohrs bewegen. Dadurch fließt es.
Der Druckabfall nimmt auch bei jeder Biegung, jeder Ausdehnung, jeder Kompression und jedem Fitting zu, sodass die Verwendung eines größeren Rohrs den Druck erhöht, der zum Bewegen des Wassers erforderlich ist. Die Geschwindigkeit des austretenden Wassers ist ausschließlich vom Austrittsdurchmesser abhängig.

Antworten (4)

Sie sollten den gleichen Wasserdruck auf beiden Seiten des größeren Rohrabschnitts sehen.

Ich würde nicht erwarten, dass das größere Rohr wirklich einen relevanten Unterschied macht.

Das Wasser fließt langsamer in das größere Rohr, aber der Druck steigt (Bernoulli-Gesetz, dasselbe, das einen Flugzeugflügel zum Fliegen bringt, aber auf die Strömungsdynamik angewendet). Das Wasser wird das größere Rohr füllen und unter Druck setzen, und der größere Druck im Abschnitt des großen Rohrs drückt das Wasser mit der gleichen Geschwindigkeit in das kleine Rohr auf der anderen Seite, mit der das Wasser auf der nahen Seite eingetreten ist. Wiederum aufgrund des durch das Gesetz von Bernoulli beschriebenen Phänomens übt schneller fließendes Wasser in dem kleineren Rohr weniger Druck auf das Rohr aus. Das heißt nicht, dass im kleineren Rohrabschnitt weniger Energie vorhanden ist. Ein Teil dieser Energie entfällt auf den größeren Impuls der Flüssigkeit. Das Wasser, das am Ende dieses Rohrs austritt, bewegt sich also mit der gleichen Kraft wie das Wasser, das in das andere Ende eindringt.

Schöne Erklärung. Nun, wenn die größeren Rohre viel viel größer wären und eine gewisse Länge hätten. Könnte einen höllischen Ausbruch bekommen.
Die zusätzlichen Armaturen usw. tragen ebenfalls zum Druckabfall bei

Die Geschwindigkeit, die Durchflussrate und der Druck sind am Einlass und am Auslass dieser Baugruppe nahezu identisch. Der einzige Unterschied ist der Energieverlust bei der Bewegung durch das Rohr, z. B. Druckabfall aufgrund von Widerstand.

Der Druckverlust wird mit größerer Durchflussrate größer ... es kann also von der Anwendung abhängen, wie wichtig das ist. Aber ich würde denken, dass nur das Hinzufügen von zwei Größenänderungen und zwei Ellbogen in den meisten Wohninstallationen kein Problem darstellen würde!

Ein größeres Rohr und eine geringere Geschwindigkeit haben weniger Druckverlust. Die Fittings in einem größeren Rohr haben auch weniger Druckverlust. Wenn Sie also alles in allem weniger Druck durch eine Reihe von Rohren und Fittings verlieren möchten, erhöhen Sie die Größe. Der Kompromiss besteht darin, dass größere Rohre und Formstücke mehr kosten und, wie in einem Kommentar hier erwähnt, größere Rohre länger brauchen würden, um heißes Wasser zu liefern.

In dem von Ihnen gezeichneten Beispiel würden das größere Rohr und die Bögen an diesem größeren Rohr bedeuten, dass Sie mehr vom ursprünglichen Druck auf das Fitting übertragen würden, anstatt ihn durch Reibung im Rohr zu verlieren, verglichen mit einem kleinen Rohr den ganzen Weg. Der Unterschied würde von der Durchflussrate abhängen, weshalb es viele verschiedene Rohrgrößen gibt.

Es wird tatsächlich ein zusätzlicher Druckverlust eingeführt, wenn nur die Rohrgröße geändert wird (und hängt davon ab, welche Art von Armatur Sie dafür verwenden), da das Wasser die Richtung ändern muss (aus- oder einströmen und nicht direkt durch das Rohr). Das muss also auch berücksichtigt werden, wenn Sie entscheiden, ob es sich lohnt, die Rohrgröße zu vergrößern.

Am Ende müssen für ein reales System die Verluste berechnet werden, um den besten Kompromiss zwischen Kosten und Druckverlust zu ermitteln.

Ich würde erwarten, dass der Druck abnimmt, wenn er in das größere Rohr eintritt, da er sich dann in das größere Volumen ausdehnen kann. Allerdings müsste die Anwendung in der realen Welt jeden tatsächlichen Effekt bestimmen. Denn bewegtes Wasser puffert sich selbst, wenn es auf ein Hindernis trifft. Wie ein Felsen in einem Fluss bildet Wasser tatsächlich eine Pufferblase hinter dem Felsen.

Wenn Sie also tatsächlich von 1/2 "einfließen und wieder in 1/2" austreten, würde dies wahrscheinlich keinen Unterschied zeigen, als eine vollständige 1/2"-Biegung von einer 3/4"-Biegung. Aber 1 Zoll könnte die Grenze dieser Pufferung sein, da die Kavitation des Wassers tatsächlich beginnen kann, den Fluss zu bekämpfen.

Ihr Beispiel wird üblicherweise täglich mit Klemmverschraubungen mit größerem Durchmesser und umgekehrt mit SharkBite-Verschraubungen mit kleinerem Durchmesser durchgeführt, und es ist kein Unterschied zu spüren. Sicher, vielleicht gibt es einen messbaren geringfügigen Unterschied, aber von einem Wasserhahnbenutzer wird nichts bemerkt.

Das Wasser bewegt sich im kleineren Rohr schneller, sodass der Druck im kleineren Rohr geringer ist . Das Gesetz von Bernoulli gilt für die Fluiddynamik. Das heißt nicht, dass insgesamt weniger Kraft vorhanden ist. Das Wasser hat Schwung, aber es gibt weniger Druck auf die Wände des Rohres. Im größeren Rohrabschnitt würde ich höheren Druck und niedrigere Geschwindigkeit erwarten. Ich gehe davon aus, dass das Wasser den größeren Rohrabschnitt füllen wird, wo der größere Druck das Wasser dazu zwingt, sich schneller wieder in das kleine Rohr auf der anderen Seite zu bewegen. Insgesamt keine Änderung am System abgesehen von Verlusten durch Kavitation und Reibung.
Oh, ich wusste nicht, dass das plötzlich das Physik-Forum ist. Deshalb habe ich Beispiele aus der Praxis gegeben. Es gibt keine Auswirkung auf das Endergebnis, daher hat das, was zwischen Punkt A und B passiert, einen Nullwert. Ihr höherer Druck kommt NUR von der Kavitationspufferung aufgrund des Impulses und dass es einen verengten Auslass gibt, Punkt. Ich schlage vor, einen Wasserfall zu betrachten, die Geschwindigkeit und der Druck sterben sofort, wenn sie ihre Beschränkungen überschreiten.
...weil Physik in der realen Welt nicht funktioniert. Auf der anderen Seite können Ingenieure ihr Ingenieurzertifikat an die Wand hängen, weil sie Dinge wie Physik gut genug verstehen, um die Dinge, die Bauherren bauen sollen, so zu entwerfen , dass sie sowohl sicher sind als auch Leistungs- und Kostenvorgaben erfüllen , und jeder Aspekt davon befasst sich mit Physik. Also ... die Physik gewinnt. ;-)
Ernsthaft? Ich habe tatsächlich laut gelacht. Sorry, aber das ist einfach albern und nicht ernst zu nehmen. Das Bernoulli-Prinzip hat sehr speziell mit Klempnern zu tun. Wenn sich Wasser von einem großen Rohr zu einem kleineren Rohr bewegt, bleibt das Wasservolumen, das sich in einer Zeiteinheit an einem Punkt vorbeibewegt, gleich. Dasselbe passiert, wenn ein Fluss in eine enge Schlucht mündet. Das Wasser bewegt sich schneller, aber die Gesamtenergie im System bleibt gleich (ohne Berücksichtigung von Reibungsverlusten). Die "Anpassung" besteht darin, dass der Druck abfällt. Wäre dies nicht wahr, könnten Flugzeuge nicht fliegen. Die Mathematik beschreibt einfach die Realität.
Ich kann mir vorstellen, dass Sie einige mechanische Arbeiten durchgeführt und vielleicht sogar den einen oder anderen Vergaser umgebaut haben. Sie wissen, dass diese Vergaser nicht einmal funktionieren würden, wenn sie nicht die Venturi-Rohre und das durch das Bernoulli-Prinzip beschriebene Verhalten hätten, oder? Natürlich werden die Dinge komplizierter, wenn Sie anfangen, über laminare Fluidströmung versus turbulente Strömung zu sprechen. Ob in diesem größeren Rohrabschnitt mit den Bögen und Anschlüssen und der Strömungsgeschwindigkeit genügend Bedingungen vorhanden sind, um Turbulenzen (Kavitation) einzuführen, ist eine andere Frage.
Ja, ich verstehe. Wir reden hier nur von Sanitär. Aber Wasser ist ein inkompressibles Material, also wird Bernoulli in die Klempnerarbeit entlassen, wie es Bernoulli vorschreibt. Deshalb verwenden wir ein großes gerades Rohr als Verteiler für ein paar kleine Strohhalme. Das Ändern des Durchmessers bringt nichts.
Die Kompressibilität des Fluids ist für diese Diskussion irrelevant.
Entschuldigung, ich muss hier aufhören. Ich bekomme die Chat-Warnung und es ist mir wirklich egal, ehrlich gesagt. Aber Sie kennen Bernoulli nicht, wenn Sie sagen, dass Inkompressible keine Rolle spielen. Ich habe die Diskussion genossen und hoffentlich haben wir irgendwann eine weitere.
Das Bernoulli-Prinzip ist einfach die Energieerhaltung in einer Flüssigkeit, unabhängig von ihrer Kompressibilität. Es sagt nur, dass die Flüssigkeit, wenn sie schneller wird, mehr kinetische Energie hat, um Energie zu sparen, muss der statische Druck fallen. Das gilt für alle Flüssigkeiten. Die Änderung des statischen Drucks von einem kleinen Rohr zu einem großen Rohr bedeutet jedoch nichts, es sei denn, Sie öffnen dieses Rohr und verwenden das Wasser dort. Wenn Sie es einfach wieder auf ein kleines Rohr reduzieren, werden Sie nie erfahren, dass sich der Druck in geändert hat großes Rohr. Die Verluste (Reibung) hingegen spielen eine Rolle, deshalb ändern wir die Rohrgrößen.
Egal? Nein, das habe ich nicht gesagt. Natürlich ist die Kompressibilität relevant, wenn Sie versuchen, den tatsächlichen Druck im System zu berechnen, da die Dichte der Flüssigkeit Teil der Gleichung ist. Bei Wasser ist die Dichte nur eine Konstante, aber es ist die gleiche Gleichung. Daher ist die Komprimierbarkeit für diese Diskussion irrelevant. Sie haben gesagt, dass der Druck abfällt, wenn Sie ein großes Rohr aus einem kleinen Rohr speisen, und das stimmt einfach nicht. Sie haben auch mindestens drei alte, respektable Berufe, die aus guten Gründen eine Ausbildung, Zertifizierung und Lizenzierung erfordern, pauschal beschimpft, und das bringt mich etwas aus der Fassung.
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