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Die '''äquivalente Sandrauigkeit''' oder '''äquivalente Sandrauheit''' ist ein Begriff der [[Strömungslehre]]. Sie wird verwendet, um verschiedene Oberflächen in ihrer Qualität bezüglich Strömungsvorgängen zu vergleichen. | Die '''äquivalente Sandrauigkeit''' oder '''äquivalente Sandrauheit''' <math>k_s</math> ist ein Begriff der [[Strömungslehre]]. Sie wird verwendet, um verschiedene Oberflächen in ihrer Qualität bezüglich Strömungsvorgängen zu vergleichen. | ||
== Herkunft des Begriffes == | == Herkunft des Begriffes == | ||
Da es problematisch ist, verschiedene [[Grenzfläche|Oberflächen]] wie z. B. in Holzrohren, sauberen Metallrohren und verschmutzten Abflussrohren miteinander zu vergleichen, wurde um 1900 versucht, eine Vergleichsmöglichkeit zu bestimmen. | Da es problematisch ist, verschiedene [[Grenzfläche|Oberflächen]] wie z. B. in Holzrohren, sauberen Metallrohren und verschmutzten Abflussrohren miteinander zu vergleichen, wurde um 1900 versucht, eine Vergleichsmöglichkeit zu bestimmen. | ||
Dazu mussten [[Rohr (Technik)|Rohre]] hergestellt werden, die über eine bestimmte Länge eine exakt gleiche und exakt definierbare [[Oberflächengüte]] besitzen. Da das Innere eines Rohres nicht ohne weiteres mechanisch bearbeitet werden kann, musste es | Dazu mussten [[Rohr (Technik)|Rohre]] hergestellt werden, die über eine bestimmte Länge eine exakt gleiche und exakt definierbare [[Oberflächengüte]] besitzen. Da das Innere eines Rohres nicht ohne weiteres mechanisch bearbeitet werden kann, musste es – um die definierte Oberfläche zu erhalten – beschichtet werden. Die Beschichtung bestand aus gesiebtem [[Sand]], welchem durch seine [[Korngröße]] ein bestimmter [[Rauigkeit]]swert zugeschrieben werden kann. | ||
Durch umfangreiche Versuche wurden so die Strömungseigenschaften verschiedener beschichteter Rohre ermittelt. | Durch umfangreiche Versuche wurden so die Strömungseigenschaften verschiedener beschichteter Rohre ermittelt. | ||
== Bedeutung in der Technik == | == Bedeutung in der Technik == | ||
Die äquivalente Sandrauheit | Die äquivalente Sandrauheit bestimmt zusammen mit dem Rohrdurchmesser D und der [[Reynoldszahl]] Re die [[Rohrreibungszahl]] <math> \lambda </math>: | ||
# durch Auflösen der universellen [[Fließformel]] nach [[Cyril Frank Colebrook|Colebrook]] und White | # durch Auflösen der universellen [[Fließformel]] nach [[Cyril Frank Colebrook|Colebrook]] und White | ||
# mit der Formel von Miller für praktische Anwendungsfälle | # mit der Formel von Miller für praktische Anwendungsfälle | ||
oder graphisch | |||
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# mit dem Moodydiagramm | # mit dem Moodydiagramm | ||
# bequemer und genauer mit den zwei | # bequemer und genauer mit den zwei [[Nomogramm]]en vom Mock | ||
bei laminarer Strömung ist <math> \lambda = 64/Re </math> | bei [[laminare Strömung|laminarer Strömung]] ist <math>\lambda = 64/Re</math> | ||
Auf diese Weise kann mit der empirisch ermittelten Reibungszahl <math> \lambda </math> ein Rohr in seiner Durchströmungsqualität mit einem anderen verglichen werden. | Auf diese Weise kann mit der [[empirisch]] ermittelten Reibungszahl <math>\lambda</math> ein Rohr in seiner Durchströmungsqualität mit einem anderen verglichen werden. | ||
In Katalogen ist die äquivalente Sandrauheit | In Katalogen ist die äquivalente Sandrauheit verschiedener Rohrtypen aufgelistet. Jedoch unterliegen diese Werte teilweise erheblichen Schwankungen, weshalb bei der Konstruktion eines Rohrsystems ein großzügiger [[Sicherheitsfaktor]] notwendig ist. | ||
[[Kategorie:Strömungsmechanik|Aquivalente Sandrauigkeit]] | [[Kategorie:Strömungsmechanik|Aquivalente Sandrauigkeit]] | ||
Die äquivalente Sandrauigkeit oder äquivalente Sandrauheit $ k_{s} $ ist ein Begriff der Strömungslehre. Sie wird verwendet, um verschiedene Oberflächen in ihrer Qualität bezüglich Strömungsvorgängen zu vergleichen.
Da es problematisch ist, verschiedene Oberflächen wie z. B. in Holzrohren, sauberen Metallrohren und verschmutzten Abflussrohren miteinander zu vergleichen, wurde um 1900 versucht, eine Vergleichsmöglichkeit zu bestimmen.
Dazu mussten Rohre hergestellt werden, die über eine bestimmte Länge eine exakt gleiche und exakt definierbare Oberflächengüte besitzen. Da das Innere eines Rohres nicht ohne weiteres mechanisch bearbeitet werden kann, musste es – um die definierte Oberfläche zu erhalten – beschichtet werden. Die Beschichtung bestand aus gesiebtem Sand, welchem durch seine Korngröße ein bestimmter Rauigkeitswert zugeschrieben werden kann.
Durch umfangreiche Versuche wurden so die Strömungseigenschaften verschiedener beschichteter Rohre ermittelt.
Die äquivalente Sandrauheit bestimmt zusammen mit dem Rohrdurchmesser D und der Reynoldszahl Re die Rohrreibungszahl $ \lambda $:
oder graphisch
bei laminarer Strömung ist $ \lambda =64/Re $
Auf diese Weise kann mit der empirisch ermittelten Reibungszahl $ \lambda $ ein Rohr in seiner Durchströmungsqualität mit einem anderen verglichen werden.
In Katalogen ist die äquivalente Sandrauheit verschiedener Rohrtypen aufgelistet. Jedoch unterliegen diese Werte teilweise erheblichen Schwankungen, weshalb bei der Konstruktion eines Rohrsystems ein großzügiger Sicherheitsfaktor notwendig ist.