Wie hoch wird der Druck in einer Pipelinie, wenn es bergauf geht?
Wenn ich eine Pipeline baue, dann wird der Druck darin so gross, wie die Höhe, die ich überwinden will.
Wenn ich also 300 Meter hoch will, dann sind das 30 Bar.
Wie ändert sich das, wenn die Pipeline ausserdem 30 Km lang ist ? Die Wassersäule wird ja wohl auch einiges wiegen, wer kann mir sagen wieviel Druck dann überwunden werden muss ?
3 Antworten
Bei der Wassersäule gibt es einen ganz klaren Zusammenhang mit dem sich ergebenden Druck, da gilt nur das Gewicht der Wassersäule auf die jeweilige Fläche. Das ist ein sehr einfacher, rein physikalischer Zusammenhang.
Beim horizontalen Transport fluider Stoffe (Gase und Flüssigkeiten) ist die Berechnung des jeweils seitens der Pumpe zweckmäßigerweise zu erzeugenden Drucks weitaus komplizierter: Da kommt es z.B. auf die Eigenschaften des zu transportierenden Stoffes an, auf den Rohrdurchmesser, den Reibungskoeffizienten der Rohrwandung, die Rohrlänge und vor allem die angestrebte Transportgeschwindigkeit. In die Lösung des Kompromisses beim Pumpendruck gehen auch wirtschaftliche Größen ein. Da stellt sich z.B. die Frage, "Was kostet uns eine MWh Reibungsverlust in der Pipeline?".
Im Umfeld von Wladimir Putin z.B. gehen in die Berechnung des Pipeline-Drucks auch weltpolitische und militärische Größen ein: Mit welchem Pipeline-Druck können wir welche Länder in welchem Maße erpressen?
Alles klar soweit, oder noch Fragen dazu?
Wenn du noch die eine oder andere Formel dazu hättest...
Die bekannten Grössen sind die besagten 30 Km, 320 Meter Höhe, Salzwasser, Rohrdurchmesser 3m und 10 Kubikmeter pro Sekunde.
Entscheidend ist m x g x h. Also Masse x Gravitation x Höhe. Bei einer waagerechten Wassersäule ist der Druck an der Unterseite also nur durch den Durchmesser bestimmt.
Wenn nicht gepumpt wird.
Für den Druck ist allein die Höhe massgebend (und natürlich die Dichte des trasportierten Mediums). Die Länge der Pipeline spielt keine Rolle, weil die Wassersäule ja nicht höher wird, auch wenn sie länger ist. Die "liegende" Wassersäule hat ja keine "Höhe" (ausser jener des Rohrdurchmessers),
Die 30km erhöhen nicht den statischen Druck, von dem wir hier reden, weil diese Tonnen ja bei horizontaler Leitungsführung quasi "auf dem Boden" liegen und nicht geschichtet sind. Deshalb spielt die Länge keine Rolle für den statischen Druck. (Das ist bekannt als hydrostatisches Paradoxon).
Aber natürlich erhöht die Reibung des fliessenden Mediums an den Rohrwänden die für den Transport nötige Leistung oder "Kraft" oder Pumpendruck, um eine bestimmte Fliessgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
Dieser Aufwand hängt vom Medium, der gewollten Geschwindigkeit und der Glattheit der Rohr-Innenfläche ab. Eine Formel kann ich dir grad nicht nennen, aber such mal unter dem Stichwort Strömungswiderstand.
Allerdings kommen auf 30 Km einige tonnen Wasser zusammen, kann mir kaum vorstellen das diese Kraft nicht den Druck erhöht.