Lokale Verlustbeiwerte in Rohrleitungen

Übersicht

Lokale (dynamische) Druckverluste in Rohrsystemen entstehen durch Formstücke, Ventile, Bogen, Ein- und Ausgänge. Jedes Bauteil wird durch einen Verlustbeiwert $\xi$ (auch als $K$ bezeichnet) gekennzeichnet, der den dynamischen Druckkopf multipliziert:

$\Delta p_{\text{minor}} = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Wenn mehrere Formstücke in einer Leitung vorhanden sind, addieren sich ihre einzelnen $\xi$-Werte linear zum gesamten lokalen Verlust. Lokale Verluste werden im Verhältnis zu Reibungsverlusten in kurzen Rohrleitungen oder Systemen mit vielen Formstücken signifikant.

Wichtige Formeln

Druckverlust durch ein Bauteil:

$\Delta p = \xi \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Äquivalenter Höhenverlust:

$h_{\text{loss}} = \frac{\Delta p}{\rho \, g}$

Gesamter lokaler Verlust für eine Reihe von Formstücken:

$\Delta p_{\text{total}} = \left(\sum_i \xi_i\right) \cdot \frac{\rho \, v^2}{2}$

Variablen

Referenzdaten

Die vollständige Quellentabelle der Beiwerte ist unten mit allen 27 Formstückzeilen wiederhergestellt. Verwenden Sie den Rechner hier mit jedem Beiwert aus dieser Tabelle.

Beispiel — Druckverlust eines Kugelhahns

Für einen zu einem Drittel geschlossenen Kugelhahn liefert die wiederhergestellte Quellentabelle einen lokalen Verlustbeiwert von etwa 5,5. Mit Wasser bei 1000 kg/m3 und einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/s:

$\Delta p = 5.5 \frac{1000 \cdot 2^2}{2} = 11000 \text{ Pa} \approx 11 \text{ kPa}$

Der äquivalente Höhenverlust beträgt:

$h = \frac{11000}{1000 \cdot 9.81} \approx 1.12 \text{ m H2O}$

Einheitenkonverter

Wiederhergestellte Originalquellentabellen

Die folgenden Tabellen werden von der ursprünglichen Quellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu bewahren. Die Quellenkoeffiziententabelle enthält 28 nicht leere HTML-Zeilen: 1 Kopfzeile plus 27 Armaturenzeilen. Die untenstehende DataTable bewahrt alle 27 Armaturenzeilen als Datenzeilen und behält die Beschriftungen der Kopfzeile als Spaltenmetadaten.

Rohr- und Rohrsystemarmaturen - Geringe (dynamische) Verlustkoeffizienten

Technische Hinweise

• Die Verlustkoeffizienten gelten für voll entwickelte turbulente Strömung. Bei sehr niedrigen Reynolds-Zahlen kann der tatsächliche Verlust abweichen.
• Die Werte sind richtungsabhängig — der Koeffizient für die Abzweigströmung durch ein T-Stück ist wesentlich höher als für die Durchflussströmung.
• Die Verlustkoeffizienten von Ventilen variieren stark mit der Öffnungsposition. Ein Kugelhahn, der 1/3 geschlossen ist, hat $\xi \approx 5.5$, weit über seinem Wert bei vollständiger Öffnung.
• Bei der Kombination von geringen Verlusten mit Rohrreibung (Darcy–Weisbach) sollten beide als gleichwertige Länge oder beide als Druckabfall bei derselben Geschwindigkeit ausgedrückt werden.
• Flansch-Armaturen verursachen im Allgemeinen geringere Verluste als Gewindeäquivalente, da die innere Bohrung glatter und weniger abrupt ist.
• Für plötzliche Erweiterungen und Kontraktionen hängt der Verlustkoeffizient vom Flächenverhältnis $A_1/A_2$ ab; der obige Wert ($\xi \approx 0.5$ für einen scharfen Eintritt) ist ein häufiger Spezialfall.
• Geringe Verluste sind additiv, wenn Armaturen weit genug voneinander beabstandet sind, sodass sich die Strömungsprofile dazwischen erholen (typischerweise $>10$ Durchmesser).

Referenzen

• Engineering ToolBox — Minor Loss Coefficients in Pipes and Tubes