Hydraulik

 

Ludwig Prandtl führte im 1904 zwei nahezu unabhängig voneinander entwickelte Gebiete der Fluiddynamik zusammen, die Hydraulik und die Hydrodynamik.
Unter Hydraulik versteht man die weitgehend experimentelle und anwendungsorientierte Strömungstechnik, die von Ingenieuren zur Lösung ihrer Probleme verwendet wird. Die Aufstellung eines Hydraulik-Netwerks basiert auf empirischen Druckverluste-Koeffizienten von Bernoulli.
Die Hydrodynamik ist ein Gebiet, mit dem sich Physiker, angewandte Mathematiker und Entwickler von Strömungssoftware vor allem theoretisch beschäftigen, sie analysieren und lösen die gesamten komplexeren nichtlinearen Strömungsgleichungen von Navier-Stockes.

Das Kühlungssystem einer Grossanlage ist zu gross und zu komplex, um mit Hilfe von 3D Simulationen gesamthaft ausgelegt zu werden. Es ist deshalb sinnvoll diese mit den Hydraulikformeln zu berechnen; diese Methode wird auch 1D-CFD oder Strömungsnetzwerk genannt. Diese ist besonders verbreitet bei der Auslegung von Gasdampf-Kombikraftwerken und Kohlkraftwerken: für den Wasserdampfkreislauf, das geschlossene Kühlwasser- oder Schmierölsystem, sowie weitere Hilfssysteme. Auch in der Automobilindustrie und für grössere Drehfeldmaschinen wird das gesamte Kühlsystem so ausgelegt.
Da die Strömungsberechnung nur eine Annäherung ist, können eine Vielzahl von Zuständen simuliert werden, Gase oder Flüssigkeiten, stationär oder instationär, geschlossene oder offene Systeme, kompressible oder inkompressible Strömungen, Erwärmung und Kühlung und sogar Verbrennung und Mehrphasenströmungen.
Diese Netzwerke können mit Excel, in Fortran oder in jeder beliebigen Programmiersprache geschrieben werden. Neue Netzwerke werden immer häufiger mit thermo-fluid Subsystem-Software wie FloMASTER ® entwickelt; dise unterscheiden sich in der Komponenten Bibliothek, wo Elemente wie Pumpen, Lüfter, Ventile, Krümmungen, Abzweige ... vordefiniert sind. Die passiven Komponenten wie Wärmetauscher werden durch einen konstanten oder volumenstrom-abhängigen Druckabfall berücksichtigt.

 

 

Axialer Lüfter                                              Radialer Lüfter ER..C © Ziehl -Abbeg

Rohrauslegung

Die Rohre werden durch Geometrie und eine vordefinierte mittlere Rauhigkeit charakterisierst. Da das gesamte Rohrsystem in einen vordefinierten Raum montiert werden soll, muss nach der hydraulischen Auslegung des Systems die Anordnung der Rohre und Komponenten mit Hilfe eines CAD-Models geprüft werden.

Pumpen und Lüfter

Die Pumpen und Lüfter gehören zu den mechanischen Ausrüstungen. Sie werden durch einen elektrischen Antrieb getrieben, die elektrischen Daten des Antriebs müssen natürlich einen Anschluss an der Stromversorgung ermöglichen. 
Ein Lüfter wird durch die Lüfterkurve und die Drehzahl definiert; lediglich die Lüfteranforderungen (Druckerzeugung und Volumenstrom) müssen hier ermittelt werden, um mit Hilfe eines Herstellerkatalogs den geeigneten Lüfter auszuwählen.
Eine Pumpe fördert flüssiges Medium; sie wird durch die Pumpenkurve und Forderhöhe definiert.  Falls das System Wärmetauscher beinhaltet, müssen für deren Kühlung auch die Lüfter ausgelegt werden.

 


Kleines Strömungsnetzwerk  generiert mit FloMASTER

 

 

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