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Hallo, den obigen Text im Bild habe ich geschrieben und mein Professor hat ihn korrigiert. Nur verstehe ich seine Aussage nicht richtig und ich würde es gerne vorher mit Euch diskutieren, bevor ich das mit ihm mache.
Ich habe einen Rohr, das mit Luft durchströmt wird. Am oberen Ende des Rohres befindet sich eine Platte, die nahezu (aber nicht ganz) den Durchmesser des Rohres besitzt. Entlang der Platte entsteht also ein dünner Spalt, durch den die Luft ringsherum durchströmt. Daher schreibe ich, dass gemäß Bernoulli der Druck sinken muss.
Mein Professor hat das berichtigt und "Masseerhaltung und Druckverlust" dazugeschrieben. Mir ist klar, dass wenn die gleiche Masse/Volumen durch den Spalt strömen soll wie zuvor durch das große Rohr, der Druck sinken muss. Ich dachte eigentlich, dass das Bernoulli-Gesetz unmittelbar mit Masseerhaltung zusammenhängt. Er hat das so berichtigt, als ob es was anderes wäre. Habe ich zu schwammig formuliert? Bin ich auf dem Holzweg?
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: PNG) [nicht öffentlich]
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Unter Massenerhaltung mit Druckverlust ist zu verstehen, dass durch die Reibung der strömenden Luft mit den Rohrwänden der Druck am Rohreingang höher als der Restdruck am Ausgang ist und der Druckunterschied evtl. ganz oder teilweise darauf zurückzuführen ist. Beim Bernoulli-Effekt wird i.a. ein Druckunterschied quer zu Strömungsrichtung auftreten, nicht aber in Strömungsrichtung. Heißt z.B beim Wasserstrahl: Wenn du bei einem Schlauch ohne Düse mit 2 bar Wasserdruck am Hahn gegen deinen Finger spritzt, kommen vielleicht nur noch 1,5 bar an. So ist es auch bei der Rotorplatte. Mit Düse ist das Wasser schneller und hat noch einen kleineren Querschnitt, der Druck ist also gegen deinen Finger höher. Nutzt du aber den Schlauch als Wasserstrahlpumpe, so saugt das Wasser quer zum Schlauch sogar anderes Wasser an, weil hier ein Unterdruck entsteht. Das ist der Bernoulli-Effekt.
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Super, danke schon mal für die verständliche Antwort. Das hat mich schon in meinem Verständnis gut weitergebracht. Ich möchte jetzt noch konkret verstehen, wie ich das auf meinen Fall mit der Rotorplatte anwende.
Dazu habe ich mal schematisch die Anlage gezeichnet
[Dateianhang nicht öffentlich]
Man sieht, dass von unten ein Luftstrom kommt und an der Rotorplatte vorbeizieht nach oben. Unterhalb und oberhalb wird der Druck gemessen und der Differenzdruck gebildet. Man sieht auch, dass die Rotorplatte in der Höhe verstellbar ist und dadurch der Spalt zwischen Rotorplatte und Behälterwand enger wird, sobald die Rotorplatte nach unten verschoben wird.
Ich gehe davon aus, dass in der unteren Messstelle bei gleichen Prozessparametern immer der gleiche Druck gemessen wird. Ich habe festgestellt, dass bei Verkleinerung der Spalts zwischen Rotor und Behälterwand der Differenzdruck größer wird. Ich vermute jetzt also, dass oben an der Messstelle ein kleinerer Druck gemessen wird, der immer kleiner wird, je enger ich den Spalt mache. Der Grund liegt dann in einem Druckverlust? Der wird dann vermutlich größer, je kleiner der Spalt ist oder?
Zusammengefasst meinte mein Professor dann vermutlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit auf Grund der Massenerhaltung gleich bleibt, aber der gemessene Druck oberhalb der Rotorplatte mit kleiner werdendem Spalt zwischen Rotorplatte und Behälterwand sinkt auf Grund des Druckverlusts. Demnach steigt der Differenzdruck, weil ich unten einen großen Druck messe und oben einen kleinen Druck.
Ist das korrekt?
Ich hätte da noch weitere Verständnisfragen:
1. Die Strömungsgeschwindigkeit müsste oberhalb und unterhalb der Rotorplatte gleich sein, aber im Spalt selber höher oder (wegen der Massenerhaltung). Kommt aber das nicht aus der Bernoulli-Gleichung? Vllt hätte ich auch eher von Bernoulli-Gleichung als vom Bernoulli-Effekt sprechen sollen?
2. Der Druck im Rotorspalt selbst müsste dann doch auch kleiner werden oder?
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Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
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Nach meiner Einschätzung arbeiten hier zwei Effekte gegeneinander. Ich gehe davon aus, dass du den Druck quer zur Strömung misst, also nicht den Staudruck, der gegen den Sensor prallt.
1. a) Druckabnahme, weil das Hindernis und die Reibung daran den Druck vermindert.
1. b) Druckabnahme, weil die Luft beim Durchströmen des Spaltes eine deutlich höhere Geschwindigkeit als zuvor hat und diese am Rand entlang ziemlich weiterhin schneller als z.B. in der Mitte verläuft. Voraussetzung dafür ist, dass das Messgerät noch im "Durchzug" steht, also nah an der Platte und am Rand.
2. Druckzunahme, weil der obere Teil einen größeren Querschnitt als der untere hat, die Luft hier (eigentlich) langsamer fließt (Bernoulli-Effekt). Dies gilt insbesondere für die Lage des Messgerätes in der Mitte über der Platte. Ob damit aber 1. a) kompensiert werden kann, weiß ich nicht.
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| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 17:22 Sa 12.03.2022 | | Autor: | chrisno |
Vorweg: Bitte poste kleinere Bilder, mein Bildschirm ist nicht so breit.
Ich sehe das so:
Zuerst lassen wir die Rotorplatte weg. Dann vergrößert sich mit der Strömungsrichtung der Querschnitt des Rohres. Also ist die Strömung dort langsamer, nach Bernoulli muss dort der Druck höher sein. (Detailinformation zur Druckmessung fehlen, da gibt es ja genug Anmerkungen von HJK.
Ist er aber nicht. Folgerung: Bernoulli erklärt die Beobachtung nicht. Bernoulli wäre also nur dann zu erwähnen, wenn der Druckverlust schon anders begründet und berechnet wurde, und nun eine kleine Verbesserung des bisherigen Ergebnisses erreicht werden soll. Das scheint aber nicht der Fall zu sein.
Der Messung nach bewirkt die Rotorplatte eine Druckminderung, die umso stärker ist, je enger der Spalt wird. Da denke ich erst einmal an Reibungsverluste, also Wirbelbildung.
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