Flüssigkeitsströmung: Laminar, Turbulent, Druck und Kavitation

Nicht-viskose Strömungen können wie folgt klassifiziert werden:

a) Laminare Strömung: Eine Strömung ohne nennenswerte Vermischung der Partikel, aber mit deutlicher viskoser Scherung. Wenn ein Farbstoff injiziert wird, vermischt sich die Strömung nicht mit der umgebenden Flüssigkeit, außer durch molekulare Aktivität. Die Partikel behalten ihre Identität über einen relativ langen Zeitraum.

b) Turbulente Strömung: Die Strömung ist unregelmäßig, sodass die Mengen zufällige Schwankungen aufweisen. Ein Farbstoff wird durch die zufällige Bewegung der Partikel sofort in die Mischung eingemischt.

Druck in Flüssigkeiten

Statischer Druck: Der Druck p wird im Allgemeinen als Überdruck angegeben.

Dynamischer Druck: Wenn sich Flüssigkeiten in einem Kanal bewegen, erzeugt die Trägheit der Bewegung eine zusätzliche Erhöhung des statischen Drucks bei einer Kollision mit einer Fläche senkrecht zur Bewegung. Diese Kraft wird durch die Wirkung des dynamischen Drucks erzeugt. Der Staudruck hängt von der Geschwindigkeit und Dichte der Flüssigkeit ab.

Gesamtdruck: Auch als Stagnationsdruck bekannt, ist dies der Druck in einer Sackgasse.

Pitot-Rohr

Pitot-Rohr: Die Strömung im Pitot-Rohr hängt mit der Differenz zwischen dem dynamischen Druck (statischer Druck plus "High Speed") und dem statischen Druck zusammen. Das Loch in der Mitte dient zur Messung des Staudrucks und die seitlichen Löcher an der Wand zur Messung des statischen Drucks. Seine Anwendung ist besonders häufig in Fällen, in denen keine Leerlaufverluste in der Anlage akzeptiert werden. Die Messung der Druckdifferenz gibt Auskunft über die Geschwindigkeit an der Messstelle, die tatsächlich durch die Geschwindigkeit und den Querschnitt der Leitung bestimmt wird. Diese Geschwindigkeit ist nur dann repräsentativ für die Strömung, wenn sie über den gesamten Querschnitt konstant ist.

Hydrometer

Hydrometer: Ein Hydrometer ist ein Instrument zur Bestimmung der relativen Dichte von Flüssigkeiten, ohne deren Masse und Volumen zu berechnen. Es besteht in der Regel aus Glas und hat einen hohlen Zylinder mit einer Birne an der Spitze, die so schwer ist, dass sie aufrecht schwimmen kann. Das Densimeter wird nach und nach in die Flüssigkeit eingeführt, um frei zu schweben. Die Ablesung erfolgt an der Skala an dem Punkt, an dem die Oberfläche der Flüssigkeit den Schaft des Hydrometers berührt. Das Aräometer enthält in der Regel eine Papierskala, so dass das spezifische Gewicht direkt in Gramm pro Kubikzentimeter abgelesen werden kann. Es basiert auf dem Prinzip des Auftriebs. Wenn es in Wasser gelegt wird, ist die Ablesung 1,0.

Kavitation

Kavitation: Kavitation ist ein starker Druckabfall in einer Flüssigkeit unter den Dampfdruck. Dies wird durch plötzliche Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit oder einen Unterdruckeffekt verursacht, der in der Regel in großen Flüssigkeitssäulen wie bei Pumpen auftritt. Dieser Druckabfall erzeugt Dampfblasen, die durch die Flüssigkeit wandern. An einer anderen Stelle steigt der Druck wieder an, was zu einer plötzlichen Kondensation der Gase und einer Implosion führt. Die Elemente, die am stärksten von diesem Phänomen betroffen sind, sind Propeller, Pumpen, Wasserturbinen, Schiffsruder usw. Es ist nicht einfach, Kavitation zu vermeiden. In vielen Fällen kann das flüssige Medium nicht kontrolliert werden. In diesen Fällen wird die Geometrie der Elemente modifiziert und/oder eine sorgfältige Planung der beteiligten Geräte durchgeführt.

Bernoulli-Gleichung vs. Energiegleichung: Die Bernoulli-Gleichung wird aus dem zweiten Newtonschen Gesetz abgeleitet und ist entlang einer Stromlinie gültig. Im Gegensatz dazu wird die Energiegleichung direkt aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik abgeleitet und ist zwischen zwei Abschnitten in einer Strömung gültig.