Zusammenfassung
Aufgrund zahlloser Anwendungen in unterschiedlichsten Industriebranchen stellen Transportvorgänge bei der Strömung von Fluiden in Rohren ein klassisches Feld der Verfahrenstechnik dar. Wegen der hohen technischen Relevanz liegt ein außerordentlich umfassendes Wissen auf diesem Gebiet vor. Neben der Anwendungsnähe kommt diesem Kapitel aber auch noch weitergehende Bedeutung zu. Die hier diskutierten Grundlagen werden für eine große Zahl komplexerer verfahrenstechnischer Problemstellungen genutzt, indem diese durch geschickte Vereinfachungen auf die Vorgänge bei der Rohrströmung zurückgeführt werden. Eine solche Vorgehensweise bei der Erstellung mathematischer Modelle für komplexe Aufgabenstellungen – die Vereinfachung und anschließende Rückführung eines Problems auf gut beschriebene Grundlagenphänomene – stellt eine für die Verfahrenstechnik typische Strategie dar.
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Notes
- 1.
Gotthilf H. L. Hagen 1797–1 Fachgebietes Wasserbau, entwickelte unabhängig von Poiseuille die Gesetzmäßigkeiten der laminaren Strömung viskoser Flüssigkeiten. Er wirkte an Planung und Ausbau zahlreicher deutscher Flüsse und Häfen mit, z. B. Wilhelmshaven. Seine Methoden zur Dünenbefestigung finden heute noch Anwendung.
- 2.
Jean Louis Marie POISEUILLE, 1797–1869, französischer Physiologe und Physiker, beschäftigte sich hauptsächlich mit der Blutbewegung in menschlichen Gefäßen und leitete daraus das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten in Röhren ab.
- 3.
Theodore von Kármán 1881–1963, deutsch-ungarisch-amerikanischer Ingenieur, gilt als Pionier der modernen Aerodynamik und der Luftfahrtforschung.
- 4.
Ludwig Prandtl 1875–1953, deutscher Physiker, lieferte grundlegende Erkenntnisse für Verständnis der Strömungsmechanik; nach ihm wurde die Prandtlzahl Pr benannt.
- 5.
Johann Nikuradse 1894–1979, deutscher Ingenieur und Physiker, geboren in Georgien. War Doktorand bei Ludwig Prandtl und später Professor an der Universität Breslau und der RWTH Aachen.
- 6.
Heinrich Blasius 1883–1970, deutscher Ingenieur und Hochschullehrer an der heutigen Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, befasste sich in seiner wissenschaftlichen Arbeit mit der mathematischen Behandlung der Grenzschichtgleichungen und war an der Universität Göttingen einer der ersten Doktoranden von Ludwig Prandtl.
- 7.
Lewis Ferry Moody o1880–1953, amerikanischer Ingenieur, erster Professor für Strömungsmechanik in Princeton
- 8.
Daniel Bernoulli 1700–1782, Schweizer Mathematiker und Physiker aus der Gelehrtenfamilie Bernoulli, die bis heute viele berühmte Wissenschaftler und Künstler hervorgebracht hat. Zeitgenosse und Freund Leonhard Eulers mit dem er die nach ihnen benannten Gleichungen erarbeitete. Der Bernoulli-Effekt hat größte Bedeutung in der Aerodynamik.
- 9.
Erläuterung zur Gleichung: ηel = Pmech/Pel Wirkungsgrad, Pmech = \(\rm\dot{V}\)Δpges ® Pel = \(\rm\dot{V}\)Δpges/η el
- 10.
Nach (Beek et al. 1999).
Literatur
Allgemein
Baehr HD, Stephan K (2010) Wärme- und Stoffübertragung, 7. Aufl. Springer, Berlin
Beek WJ, Muttzall KM, van Heuven JG (1999) Transport Phenomena, 2. Aufl. Wiley, Chichester
Brauer H (1971a) Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenströmungen. Verlag Sauerländer, Aarau
Brauer H (1971b) Stoffaustausch. Verlag Sauerländer, Aarau
Brauer H (1985) Transport processes in newtonian fluids flowing through tubes. In: Rehm HJ, Reed G (Hrsg) Biotechnology, Bd 2. VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, S 34–47
Eck B (1978) Technische Strömungslehre, 8. Aufl. Springer, Berlin
Mersmann A (1986) Stoffübertragung. Springer, Berlin
Schade H, Kunz E (1989) Strömungslehre, 2. Aufl. Verlag Walter de Gruyter, Berlin
Speziell
Blasius H (1913) Das Ähnlichkeitsgesetz bei Reibungsvorgängen in Flüssigkeiten. Forschungsarbeiten des VDI, Heft 131
Boussinesq VJ (1877) Essai sur la théorie des eaux courantes. Mémoires à l’Académie des Sciences, T. 23 et 24
Dodge DW, Metzner AB (1959) Turbulent flow of non-newtonian systems. AIChE J 5:189–205
Fitzer E, Fritz W (1982) Technische Chemie, 2. Aufl. Springer, Berlin
Galavics F (1936) Mitteilung des Fernheiz-Kraftwerks d. ETH, Zürich
Hausen H (1959) Neue Gleichungen für die Wärmeübertragung bei freier und erzwungener Strömung. Allg Wärmetechn 9:75–79
Jakubith M (1998) Grundoperationen und chemische Reaktionstechnik. Wiley-VCH, Weinheim
v. Kármán T (1921) Über laminare und turbulente Reibung. Z Ang Math Mech 1:233–252
Kast W (2002) Druckverlust bei der Strömung durch Rohre. In: Gesellschaft VDI Gesellschaft (Hrsg) VDI-Wärmeatlas, 9. Aufl. VDI-Verlag, Düsseldorf, S 1–5
Kays WM, Crawford ME (1980) Convective heat and mass transfer. McGraw Hill, New York
Levenspiel O (1962) Chemical reaction engineering. Wiley, New York
Lévêque MA (1928) Les lois de la transmission de charleur par convection. Ann Mines 12:201–299, 305–362, 381–415
Moody LF (1944) Friction factors of pipe flow. Trans Am Soc Mech Eng 66:671–684
Nikuradse J (1933) Strömungsgesetze in rauhen Rohren. VDI Forschungsheft 361. VDI Verlag
Prandtl L (1925) Bericht über Untersuchungen zur ausgebildeten Turbulenz. Z Angew Math Mech 5:136–139
Schiller L (1922) VDI-Heft 248. VDI Verlag
Stephan K (1959) Wärmeübergang und Druckabfall bei nicht ausgebildeter Laminarströmung in Rohren und in ebenen Spalten. Chem Ing Tech 31:772–778
Taylor GI (1953) Dispersion of soluble matter in solvent flowing slowly through a tube. Proc Roy Soc A 219:186–203
Taylor GI (1954) The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe. Proc Roy Soc A 223:446–468
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Kraume, M. (2012). Strömungen in Rohren. In: Transportvorgänge in der Verfahrenstechnik. VDI-Buch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-25149-8_5
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