Strömungsmechanik: Zirkulation von Wasser innerhalb eines Rohres

Guten Abend,

da dies mein erster Post ist, bin ich mir mit der Zuordnung zum richtigen Bereich innerhalb des Forums nicht sicher. Hoffe, das passt soweit.

Nun zu meiner Frage:

Im Zuge einer wissenschaftlichen Arbeit beschäftige ich mich im Moment mit dem Aufbereiten und Fördern von warmen Wasser innerhalb eines Rohres.
Kurze Erläuterung des Prozesses:

1. Pumpe fördert --> Wasser befindet sich im Rohr --> Pumpe stoppt
2. Rohr bzw. Wasser wird von externer Quelle erhitzt
3. Wasser im Rohr erreicht Soll-Temperatur (80 Grad Celsius)
4. Pumpe fördert neues (25 Grad Celsius) Wasser nach --> Pumpe stoppt
5. Wiederholung des Prozesses

Eckdaten: Rohr- Innendurchmesser 10mm
Fördervolumen: 100ml
Rohrmaterial: Kupfer (beliebige Legierung annehmbar)

Jetzt meine Frage:
Ich muss 100ml Wasser mit Soll Temperatur aus dem Rohr befördern, indem ich von "hinten" frisches Wasser Nachpumpe. Wie viel (mehr) Volumen benötige ich, damit ich das gewährleisten kann? Ich würde hierzu gerne die "Durchmischung" im Rohr berechnen. Kann mir hierzu vielleicht jemand helfen?
Gerne auch mit Quellen, sodass ich mich etwas ins Thema lesen kann!

Danke euch schon im Voraus! :-)
 
10mm Durchmesser?
Du pumpst 100ml nach, dann fließen 100ml mit 80°C raus, fertig - sofern das Rohr lange genug ist.

Interessanter wäre es bei DN100er Rohr, mit einer Pumpe und einem Reduzierstück, DA wird wirklich was gemischt, weil das Wasser mehr oder weniger eingespritzt wird.
 
10mm Durchmesser, ja.
Nach deiner Aussage würde es zu keiner Durchmischung von kaltem und warmen Wasser kommen. Lässt sich das rechnerisch belegen? Für mein Verständnis müsste sich das kalte Wasser durch das Nachpumpen zum gewissen Grad mit dem warmen vermischen.
LG
 
Sorry, ich rechne nicht, ich habe etwas Erfahrung...rechnerisch würde sich sicher eine minimale Durchmischung ergeben, wenn aber die Nennweite der Pumpe mit der des Röhrchens übereinstimmt, dann wird das Wasser quasi "durchgeschoben", es sei denn, Du würdest das Wasser durch eine winzige Öffnung einspritzen, dann sieht es anders aus...
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Ich bin da schon mit Läutewerk und Pleindespoir grundsätzlich einer Meinung,
aber die Frage ...
Ich muss 100ml Wasser mit Soll Temperatur aus dem Rohr befördern, indem ich von "hinten" frisches Wasser Nachpumpe. Wie viel (mehr) Volumen benötige ich, damit ich das gewährleisten kann?
... darf sich nicht auf das nachzufördernde Volumen beziehen,
sondern auf das zuvor erwärmte:
Nachdem 1 ml in einem 10 mm-Rohr eine Länge von ca. 13 mm füllt
und man davon ausgehen kann, dass das Wasser nicht DERARTIG weit herumturbuliert,
würdest du auf der sicheren Seite sein, wenn du für 100 ml heißes Wasser 101 ml nachpumpst.

Die Schwierigkeit wird jedoch vielmehr darin liegen,
dafür zu sorgen, dass wirklich die ganzen 130 mm Wassersäule erwärmt werden,
denn nicht zuletzt durch das Cu-Rohr "läuft" die Wärme in kältere Bereiche:
Sinnvollerweise wird man da gut 200 mm des Rohres auf Temperatur halten
und dann reichen 100 nachgepumpte ml locker!
 
Von Hand kann man sowas schlecht rechnen, da wäre man Jahre beschäftigt. Gut mit vereinfachten Annahmen nur Monate.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Aber geh,
mit realistischen Reserven IST das bereits berechnet:
Sinnvollerweise wird man da gut 200 mm des Rohres auf Temperatur halten
und dann reichen 100 nachgepumpte ml locker!
Ich schmeißert die 20 cm spiralig aufgerolltes Rohr in ein entsprechendes Wasserbad,
das mit einem Thermostatheizer auf der gewünschten Temperatur gehalten wird
und gut ist´s!
(PRAKTISCH wird es wurscht sein, ob man 15, 20 oder 25 cm Cu-Rohr zusammenrollt,
denn das wird ja keine Großserie, wo man mit jedem Cent kalkulieren muss!)
 
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