Druckverhältnisse am langen Wasserschlauch

Wissenschaft Physik
#1

Hallo!
Wir hatten heute ein kleines „Streit“-Gespräch:
Ich habe behauptet: Es ist egal wie lang ein Wasserschlauch ist. Wenn der Eingangsdruck 2 bar beträgt, dann beträgt er am Ende am Ventil auch 2 bar. Wenn man das Wasser aufdreht, kommt am Ende eines 100m-Schlauchs genausoviel Wasser raus wie bei einem 10m-Schlauch. Beim Auf- und Zudrehen des Wasserhahns kommt es nur zu zeitlichen Verzögerungen, Weil der Schlauch sich erst füllen muß.
Holger hat behauptet: Wenn man am 100m-Schlauch Wasser zapft, tröpfelt es nur noch ein bischen, weil auf der langen Strecke der Druck verloren geht.

Wer hat Recht?

Ralph

#2

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#3

Hallo Ralph,

Sowohl Dein Holger als auch Tinos bisherige Antwort an Dich sind falsch.

man nehme die bernoulli-glg.:

h+p / (Rho * g) + v^2 / (2*g) + hR = konst.

h ist die hoehe im rohr, diese ist ueberall bei uns gleich
p ist hier der eingangsdruck
rho die dichte des wassers, diese bleibt in naeherung natuerlich auch konstant
g ist die erdbeschleunigung
v die eingangsgeschwindigkeit
hR ist die sogenannte reibungshoehe

ich zitiere, weil ich just das buch lese, aus walter broetz und axel schoenbucher: „technische chemie - grundverfahren“:

"… _Reale Fluessigkeiten haben stetst eine Viskositaet (innere Reibung), die der Stroemung einen Widerstand entgegensetzt. Dies fuehrt zu Energieverbrauch und verursacht so einen zusaetzlichen Druckverlust in durchstroemten Aggregaten, insbesondere bei Formaenderungen und Wandrauhigkeiten. Der Druckverlust delta-p durch Reibung kann als vierter Summand in die Bernoulli-Gleichung in Form der Reibungshoehe

hR

eingefuehrt werden. Der Proportionalitaetsfaktor W ist die Widerstandsziffer. Der Druckverlust durch Reibung ist gegenueber den uebrigen Gliedern in der Bernoulli-Gleichung bei Chemieprozessen meist so gross, dass er bei technischen Berechnungen oft allein zu beruecksichtigen ist. …_
"

(hervorhebung durch mich)

Wie Du siehst, sollte es einleuchtend sein. Das Wasser reibt im Schlauch, das kostet Energie, die was letztlich einen Druckverlust zur Folge hat. Bei Erdoelpipelines ueber tausende Kilometer wird ja auch immer wieder eine Pumpstation zwischengeschaltet.

viele Gruesse, peter

#4

Hallo Dussel Peter, da haste ja eine Formel nicht zitiert

_> als vierter Summand in die Bernoulli-Gleichung in Form der

Reibungshoehe

hR

eingefuehrt werden. Der Proportionalitaetsfaktor W ist die
Widerstandsziffer. Der Druckverlust durch Reibung ist

als vierter Summand in die Bernoulli-Gleichung in Form der
Reibungshoehe

hR= W * u^2 / (2*g)

eingefuehrt werden. Der Proportionalitaetsfaktor W ist die
Widerstandsziffer. Der Druckverlust durch Reibung ist_

siehe hervorhebung

viele gruesse, lego an dussel peter *g*

#5

Hallo Tino,

ich antworte Dir nur noch zusaetzlich, weil Deine Antwort im Betreff bereits steht und weil sie falsch ist. Nicht das jemand nur die Betreffzeilen liest und auf Irrwege kommt.

Bitte lese meine Antwort oben an den Ausgangsfragesteller und ueberlege Dir, dass es ja im Rohr zu Reibungsverlusten kommt, diese muessen durch Druckverlust ausgeglichen werden,

mit den besten Gruessen, Peter

#6

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#7

Hi Tino,

noch ein paar Worte. Warum sind dann bei „Wasserverbrauchern“ (z.B. Hochdruckreiniger) bestimmte Schlauchquerschnitte bei bestimmten Schlauchlängen vorgeschrieben? Ein normaler handelsüblicher Hochdruckreiniger kann problemlos mit 5 Meter 1/2" Gartenschlauch betrieben werden. Brauchst du 20 Meter Schlauch, so mußt du einen mit 3/4" nehmen. Und dies, obwohl der Wasserhahn eine Öffnung von weit weniger als 1/2" hat! Bei 100 Meter Schlauch würde sogar der 3/4" Schlauch am Ende nur noch ein müdes pinkeln des Hochdruckreinigers erlauben.

Gruß
André

#8

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#9

Hallo Tino

…dort findet nämlich das praktische Leben statt!

Das praktische Leben besteht unter anderem aus Irrtuemern und deren Korrektur und Einsicht.

Meinen Respekt für Deinen Umgang mit Formeln und Gleichungen,

danke

aber das war hier sicherlich nicht gefordert.

Genau das war gefordert, denn bei 100 m Schlauchlaenge zu 10 m Schlauchlaenge im Vergleich bei einem Wasserschlauch ohne auf dessen genaue Eigenschaften naeher einzugehen bei dem Beispiel von Ralph spielt die Druckminderung eine erhebliche Rolle. Es waere also an Dir, wieder auf den Boden der Tatsachen zurueck zu kommen, wo das praktische Leben stattfindet, statt voellige Offtopic-Beitraege zu verfassen, weil es Dir nicht passt, wenn eine Richtigstellung auf Deine Worte erfolgen.

Zumindest sieht es aber eindrucksvoll aus.

danke (ich kann auch offtopic schreiben :smile:

Wenn einer nach der genauen
Kochzeit von Eiern fragt, um eine ganz bestimmte Konsistenz
auf dem Frühstückstisch zu haben… stellst Du dann auch
erstmal die Gegenfrage nach dem vorhandenen Luftdruck?+

wenn du mit mir streiten wolltest um des streitens willen evtl. aber auch nur evtl. ja! wenn es eine rolle im kontext spielt, wenn beispielsweise ein bergsteiger eier kochen moechte in jedem fall.

Wir reden über einen Wasserschlauch, nicht über karierte
Maiglöckchen aus den fernen Gebilden exotischer Mathematik!

ich weiss

Sonst kommen wir noch dahin, daß wir die Temperaturerhöhung
des Wassers und damit seine Volumenänderung einbeziehen
müssen, wenn der ausgerollte Schlauch dem Sonnenlicht
ausgesetzt wird.

Mache Dir keine Sorgen, ich mache Exaktheiten und moegliche Vernachlässigungen schon deutlich, siehe gerne noch einmal meine erste Antwort an Ralph. Deine Antwort war immer noch falsch, sowohl, wenn man exakt sein wollte, aber eben auch als Vernachlaessigung , wo Ralph schlussendlich es sogar genau wissen wollte.

viele Gruesse, Peter

EOD

#10

Druck baut sich ab
Hallo,

der Druck ist nur dann überall im Schlauch gleich, wenn der Schlauch am Ende verschlossen ist und nichts fließt (statischer Fall). Machst du den Schlauch auf, spritzt Wasser heraus und der Druck am Ende sinkt natürlich.
Bohrt man in einen geöffneten Schlauch z.B alle 10 m ein kleines Loch, so wird die Fontäne nahe am Wasserhahn am höchsten sein. Der Druckgradient ist linear und nimmt vom Ausgangsdruck am Anfang des Schlauches bis zum Ausflußdruck am Ende gleichmäßig ab. Durch den Reibungsverlust des fließenden Wassers geht Energie verloren, das ist Kraft mal Weg, oder Leistung = Kraft mal Weg pro Zeit, oder Druckdifferenz mal Querschnitt mal Streckenabschnitt pro Zeit. Das kann man jetzt auch wunderbar in Formeln ausdrücken, wo man das mit Reibungsverlusten gleichsetzt, dann kommt man auch auf die bekannten Gleichungen.
Will man mehr Wasser, dann muß man den Eingangsdruck erhöhen.
Das kann man auch wunderbar beobachten, wenn ich z.B. dusche, und jemand anderer öffnet noch einen Wasserhahn, und ich verbrenne mich.
Würde der Druck nicht abfallen, könnte man ja beliebig Wasser pro Zeiteinheit entnehmen, das geht offensichtlich nicht.

#11

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#12

Hi Tino,

da lernen wir doch in der Feuerwehr, daß man bei einem C-Schlauch (und der hat etwa zwei Zoll innendurchmesser und ist gummiert, damit der Reibungsverlust möglichst gering ist) der Druckverlust pro 100 m etwa 1,1 bar beträgt. Waagerechte Lage des Schlauchs vorausgesetzt.
Wir machen uns also Deiner Meinung nach völlig umsonst die Mühe, alle 500 m eine Verstärkerpumpe aufzustellen! Werd mal mit meinem Wehrleiter sprechen, daß wir bisher ziemlich blöde waren.

Also ein Erfehrungsbericht aus der Praxis:
Der Druck und die Fördermenge nehmen ab und sind irgendwann null.
Je größer der Schlauchdurchmesser und je geringer die Innenrauigkeit ist, desto geringer ist der Druckverlust.

Gandalf

#13

Hallo Tino!

Sag’ mal bereitet es dir eigentlich immer solche Probleme, wenn du im Unrecht bist, oder ist das hier ein Spezialfall? Erstmal verbannst du Peters völlig korrekte Antwort mit Hinweis auf Praxisferne in den Bereich der Hirngespinste. Dann liefert dir André ein durchaus gültiges (und nicht aus der Luft gegriffenes) Beispiel aus der Praxis, das hier aber natürlich auch wieder nicht anwendbar ist. Von Gandalfs und Moriartys vermutlich praxisnäheren Beispielen mal ganz abgesehen (aber nur, weil du darauf (noch?) nicht direkt geantwortet hast). Dieses Beispiel jedenfalls ist für dich immer noch praxisfern.

Wie sieht denn deine Praxis aus?

Rätselnde Grüße,
Martin

1 Like
#14

Hallo Gandalf,

ich glaube Tino will gar nicht wissen, dass es so ist, wie die meisten in diesem Thread das schreiben.

Der Druckverlust in einem Schlauch (bzw. Rohr) mit der Länge l und dem Durchmesser d ist folgendermaßen zu bestimmen:

delta_p = lambda * l/d * rho / 2 * c²

delta_p : Druckverlust
rho : Dichte des Fluids (in unserem Fall Wasser: 1000 kg/m³)
c : mittlere Geschwindigkeit des im Schlauch strömenden Fluids

lamda hängt bei turbulenter Ströumg (die können wir bei einem Garten- oder Feuerwehrschlauch voraussetzen) wie du schreibst einerseits von der Rohrrauhigkeit (k = Sandrauhigkeit) und andererseits dem Schlauchdurchmesser d ab. Außerdem ist lambda noch von der Strömungsgeschwindigkeit (bzw. der Reynolds-Zahl) abhängig.

Ich hoffe wir konnten zumindest Ralph helfen!

MfG
Sebastian :wink:

#15

HALT! Jetzt streitet euch doch nicht…
Uiuiuiui, Holger und ich hatten uns ja auch schon FAST gestritten. Aber soooo wichtig war’s nun auch wieder nicht! Leute: Ist doch nur ne Frage gewesen!
Trotzdem schönen Dank, auch wenn Holger ausnahmsweise mal Recht bekommen hat. Wie ich den (selbstverständlich nachgerechneten!) Formeln entnehmen kann, hat so ein schnöder Gartenschlauch doch noch eine physikalische Konstante eingebaut, die ich nicht bedacht habe: Die Rauhigkeit, die den Fluß hemmt. Man lernt doch nie aus.

So, und jetzt vertragt Euch wieder!

Ralph

#16

Gartenschlauchversuch
Hallo Tino,

Gehen wir doch mal in den Baumarkt und kaufen zwei Rollen
Gartenschlauch, jeweils 50 Meter, meinetwegen die guten von
Gardena. Die stöpseln wir zusammen, klicken am Ende die
Berieselungsspritze an und laufen damit über den Rasen zu den
vielen Tomatenpflanzen, die schon arg unter der Trockenheit
leiden. Können wir sie mit diesem Equipment vor dem sicheren
Tod retten?

genau den Versuch habe ich schon hinter mir:
wenn am Eingang des Schlauches die Wasserleitung mit etwa 3-6bar angeschlossen ist, kannst Du sicher gießen - sogar mit bogenförmigem Wasserstrahl, sogar ein wenig nach oben gerichtet für die Reichweite.
Wenn am Eingang des Schlauches nur eine Zisterne mit wenig Druck angeschlossen ist, wächst Dir der Bart, bis Du Deine Blumen gegossen hast. Es tröpfelt nur, auch nach einigen Minuten (solange die Geduld und der Geiz reichen).
Btw., ein dicherer Schlauch macht sich hier mächtig bemerkbar (lieber 3/4’ statt 1/2’). Und der gute von Gardena erst recht - wenn der Schlauch unterwegs mangels Innendruck zusammenfällt und dadurch noch enger wird, macht es einfach keinen Spass…
Gruß
Axel