Hallo zusammen,
ich schreibe gerade meine Bachelorarbeit über dezentrale Klärschlammbehandlung von Kläranlagen.
Nun habe ich eine Lücke in meiner Analyse der Ermittlung des Druckverlustes beim Transport von Klärschlammm.
Ich bin also auf der Suche wie man die Schergschwindigkeit in einer nicht newtonschen Flüssigkeit berechnet. Nach dem sich die Flüssigkeit in seiner Endviskosität, also im thixotropen Gleichgewicht, befindet lässt sich mittels vorhandener Graphik und Kenntnis der Schergeschwindigkeit die Schubspannung ablesen.
Drei unterschiedliche Formel sind bereits aufgetaucht
Formel 1: Scherrate = 2*c*Pi/d
Formel 2: Scherrate = 32*Q/Pi*d^3
Formel 3: Scherrate = c/d
Keine von den Formeln ergibt ein repräsentatives Ergebnis (meist
Hallo zusammen,
Hallo alleine,
Formel 1: Scherrate = 2*c*Pi/d
Vorschlag für deine Arbeit: „Scherrate“ ist veraltet, verwende: „Schergeschwindigkeit“.
Ich bin also auf der Suche wie man die Schergschwindigkeit in
einer nicht newtonschen Flüssigkeit berechnet. Nach dem sich
in einem NEWTONschen Fluid geht das noch mit der Berechnung, für eine nicht-NEWTONsche Flüssigkeit gibt’s ja die dir vorliegende, gemessene Graphik.
Wie ich annehme, besteht in der Graphik eine nicht-lineare Abhängigkeit zwischen Schubspannung und Schergeschwindigkeit.
Je nach Zusammensetzung des jeweiligen Klärschlamms wird diese gemessene Graphik unterschiedlich ausfallen.
Was willst du da berechnen?
Gruß
pure_mind
Hallo pure_mind,
danke für deine Antwort. 
In der vorhandenen Grafik sind wie richtig erkannt nicht lineare Fließkurven in Feststoffgehalt aufgeteilt. Auf der Abszisse ist die Schubspannung, auf der Ordinate die Schergeschwindigkeit. Die Schergeschwindigkeit ist aus dem Koordinatienursprung von 10 bis 2000 logarithmisch skaliert.
Um nun die repräsentative Schubspannung abzulesen, ist ein Schergeschwindigkeitswert erforderlich,dieser müsste ja dann mit der Formel =2*c*Pi/d errechnet werden. Das bedeutet, dass der Parameter c unrealistisch groß und oder d unrealistisch klein sein müsste, um ein Ergebnis jenseits der Schergeschwindigkeit von 10 zu erhalten.
Daher bin ich mir unsicher, wie und was die richtige Herangehensweise ist, die Schergeschwindigkeit richtig zu definieren.
Gruß Markus
Hallo Markus Wettengel,
Um nun die repräsentative Schubspannung abzulesen, ist ein
Schergeschwindigkeitswert erforderlich,dieser müsste ja dann
was verstehst du unter einer „repräsentativen Schubspannung“? Wofür soll sie repräsentativ sein?
In deinem UP tauchen drei unterschiedliche Formeln auf. Woher hast du sie und für welches Viskosimeter (Kapillarviskosimeter?) sollen sie gelten?
Es wäre für den geneigten Leser nicht schlecht, wenn du für die Formelzeichen ihre Bedeutung und ihre Einheiten dazuschreiben würdest.
Gruß
pure_mind
Hi,
repräsentative Schubspannung war vielleicht nicht der richtige Ausdruck, damit meinte ich nur, dass die Schubspannung von der Schergeschwindigkeit abhängt.
Mit welchen Viskometer die Fließkurve im thixotropen Gleichgewicht erstellt wurde ist nicht angegeben, oft ist allerding die Rede von einem Ratationsviskometer. Es ist aber auch gut möglich, dass die Fließkurve nach PHILIPPOFF empirisch ermittelt wurde. Tut mir leid, dass ich da nichts genaues zu sagen kann.
Die Formel 3 ist ja in nahe zu jeder Internetseit über Schergeschwindigkeit zu finden, dabei ist dort die Schergeschwindigkeit als differenzielle Größe dv/dh aufgeführt.
Formel 1:
http://files.hanser.de/hanser/docs/20070713_27713163…
auf Seit 5, „Kapitel 2 Strömung in Rohrleitungen“
Die Einheiten der Parameter in Formel 1 sind: Schergeschwindigkeit [1/s] = 2*Pi*c[m/s]/d[m]
Beispiel: Eine Kläranlage mit 30.000 EW bei der ein Schlammanfall von 0,09 kgTrockensubstanz/Einwohnerwert und Tag anfällt, erhält 2700 kgTS/d. Diese 2700 kgTS/d sind auf dem Weg zum Faulturm in einem Schlammwassergemisch mit einem Wassergehalt von rund 95%. Daraus folgt, dass sich eine Strömung von Q = 54 m³/d bzw. 0,000625 m³/s bzw. 0,625l/s des zu fördernden Klärschlamms ergeben. Mit einer Annahme, dass die Förderleitung einen Durchmesser von 0,4 m (A=0,1256m²) hat, ergibt sich eine Fließgeschwindigkeit von Q/A = 0,000625/0,1256 = 0,005 m/s.
Setze ich nun in die Formel ein bekomme ich 2*Pi*0,005/0,4 = 0,0785 1/s
Setze in Formel 1: 4*0,000625/Pi*0,2^3 = 0,0995 1/s
In Formel 3: 0,005/0,4 =0,0125
Die grafischen Darstellungen zur Ermittlung der Schubspannung gehen aber erst ab einer Schergeschwindigkeit von 10 los.
Irgendwo hab ich also was nicht richtig, egal wie oft ich es versuche durch zu rechnen.
Gruß Markus
Hallo,
du kannst zwischen einer Schubspannungs [Pa] -Schergeschwindigkeits [s<sup>-1</sup>] - Messung (mit einem dir leider unbekannten Meßgerät) und der Fließgeschwindigkeit [m/s] einer Rohrströmung, keinen Zusammenhang herstellen.
Das sind zwei Paar Stiefel.
Gruß
pure_mind
ich schreibe gerade meine Bachelorarbeit über dezentrale
Klärschlammbehandlung von Kläranlagen.
Nun habe ich eine Lücke in meiner Analyse der Ermittlung des
Druckverlustes beim Transport von Klärschlammm.
Ich bin also auf der Suche wie man die Schergschwindigkeit in
einer nicht newtonschen Flüssigkeit berechnet. Nach dem sich
die Flüssigkeit in seiner Endviskosität, also im thixotropen
Gleichgewicht, befindet lässt sich mittels vorhandener Graphik
und Kenntnis der Schergeschwindigkeit die Schubspannung
ablesen.
Drei unterschiedliche Formel sind bereits aufgetaucht
Formel 1: Scherrate = 2*c*Pi/d
Formel 2: Scherrate = 32*Q/Pi*d^3
Formel 3: Scherrate = c/d
Keine von den Formeln ergibt ein repräsentatives Ergebnis
(meist
Hallo,
im Prinzip hast du recht. ich versuche aber meine ursprüngliche Frage nochmal anders zu formuliern.
Ich suche die richtige Formel zur Berechung der Schergeschwindigkeit von Klärschlamm in Rohrleitungen. Wenn ich die weiß kann ich mit meinem Kenntnisstand alles weiter ausrechnen oder ablesen.
Zwei Formel sind mir dabei in die engere Auswahl gekommen, obwohl der Betrag unter Verwendung dieser Formeln unerwartet klein ausfiel. Daher frage ich mich, ist eine der folgenden Formeln die richtige zur Berechnung von Klärschlamm in Rohrleitungen:
Schergeschwindigkeit = 4*Q/Pi*r^3 =32*Q/Pi*d^3
oder Schergeschwindigkeit = 2*Pi*c/d
oder eine mir noch nicht bekannte Formel?
Mein Betreuer ist eigentlich sehr kompetent, kann mir aber leider auch nicht weiter helfen.
Danke für die bisherigen Antworten und die die ev noch kommen
Gruß Markus
Hallo,
ich versuche aber meine
ursprüngliche Frage nochmal anders zu formuliern.
Ich suche die richtige Formel zur Berechung der
Schergeschwindigkeit von Klärschlamm in Rohrleitungen. Wenn
ich die weiß kann ich mit meinem Kenntnisstand alles weiter
ausrechnen oder ablesen.
Dann erläutere doch mal, was du unter „Alles weiter“ verstehst
Zwei Formeln sind mir dabei in die engere Auswahl gekommen,
obwohl der Betrag unter Verwendung dieser Formeln unerwartet
klein ausfiel. Daher frage ich mich, ist eine der folgenden
Formeln die richtige zur Berechnung von Klärschlamm in
Rohrleitungen:
Schergeschwindigkeit = 4*Q/Pi*r^3 =32*Q/Pi*d^3
oder Schergeschwindigkeit = 2*Pi*c/d
oder eine mir noch nicht bekannte Formel?
Deine eigene Quelle http://files.hanser.de/hanser/docs/20070713_27713163…
gibt Gleichung 2.5 her. Dies gilt für die Wandscherrate von Rohrleitungen. Warum sollte sie dann für dein Problem nicht gelten? Wenn du die Begriffe „Geschwindigkeitsprofil Rohrströmung“ in eine Suchmaschine eingibst, wirst du genug Rechenansätze finden die gamma(Wand) = 4*Q/Pi*r^3 =32*Q/Pi*d^3 plausibel erscheinen lassen.
Und wenn deine mit dieser Formel berechneten gamma- Werte so niedrig sind, dann liegt das daran, dass die Rohrströmung so langsam ist. Und wenn deine Graphiken zur Ermittlung der Schubspannung dazu nicht passen, weil sie für andere Bereiche skaliert sind, dann kannst du dir auf zweierlei Weise helfen.
Erstens, indem du meine Vorschläge zur extrapolativen Ermittlung der Schubspannung für niedrige Wandscherraten aus den Diagrammen zu mindest mal an dich heranlässt.
Oder
Zweitens, du empfiehlst im Rahmen deiner Bachelorarbeit, die bisherige Rohrleitung abzubauen und durch eine dünnere zu ersetzen, damit deine Graphiken anwendbar sind.
Mein Betreuer ist eigentlich sehr kompetent, kann mir aber
leider auch nicht weiter helfen.
Ins besonders würde es mich interessieren, was er von Vorschlag zwei hält.
Gruß Peter
Nachsatz
Im Übrigen ist die Bezeichnung des Artikelbaums „Scherratenberechung in nicht newtonschen Fluiden“ schon absurd, denn der Begriff der „Scherrate“ ist völlig unabhängig davon, ob das das Fluid „newtonsch oder nicht newtonsch“ ist. Das Ergebnis einer „Scherratenberechung“ ist in erster Hinsicht davon abhängig, ob die vorgegebene Strömung laminar ist, oder turbulent.
Korrekterweise hieße der Artikelbaum dann „Viskositätsberechung in nicht newtonschen Fluiden, bei gegebener Scherrate einer als laminar angenommenen Rohrströmung“. Oder so in der Art, nur kürzer
Peter