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Druckluftgesetze

Gasgesetze, Durchfluss, Druckverlust, Durchflussrate

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Gasgesetze

Eines der wichtigsten Gasgesetze, das Mariottsche- und Gay-Lussac-Gesetz, besagt:

P x V = a x T
P: absoluter Druck (Pa)
V: Volumen (m³)
T: absolute Temperatur (K)
a: Konstante


Diese Relation findet in Kompressoren Anwendung: Ein konstantes Luftvolumen wird aus der Kompressorkammer angesaugt, deren Volumen dann sinkt. Diese Volumenreduzierung führt zu einem Druck- und Temperaturanstieg der Luft.

 

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Durchflussberechnung

Der Durchfluss ist äquivalent zur Druckluftmenge, die durch einen bestimmten Abschnitt pro Zeiteinheit fließt.

Q = A1 x V1 = A2 x V2
Q: Durchfluss (m³/s)
A: Strömungsquerschnitt (m²)
V: Geschwindigkeit (m/s)


Die im internationalen Einheitensystem angegebene Einheit ist Kubikmeter / Sekunde (m³/s) , aber wir verwenden in der Regel l/s oder m³/h. Das hängt von verschiedenen Faktoren, insbesondere vom Luftdruck und von Länge und Innendurchmesser des Rohres für den Drucklufttransport, ab.

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Druckverlustberechnung

Wenn Druckluft in ein gerades Rohr strömt, kann der Durchfluss von den folgenden zwei Faktoren abhängen: Die Strömung kann, abhängig von der Größe der Reynolds-Zahl (R), laminar oder turbulent sein.

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Die Druckluft im System wird durch den Turbulenzgrad bestimmt

Der Druckverlust in einem Druckluftsystem ist ein entscheidender Faktor. Ein Druckverlust wird durch die Reibung der strömenden Druckluft an der Innenseite des Rohrs und an Ventilen, T-Stücken, Winkeln und anderen Komponenten, die Teil eines kompletten Druckluftrohrleitungssystems sind, verursacht. Der Druckverlust ist abhängig von Durchmesser und Art des verwendeten Rohres, Anzahl und Art der Ventile, Kupplungen und Verzweigungen des Systems.

Durch Reibung verursachte Turbulenzen reduzieren das Volumen der durch das Rohr strömenden Druckluft. Außerdem wird die Innenfläche des Rohres unregelmäßig. Diese Faktoren verursachen, zusammen mit dem Durchfluss, einen Druckverlust, der aus der durch die Dynamik des Luftflusses im Rohr entstehenden Reibung resultiert. Der Druckverlust wird als dP bezeichnet und in Bar angegeben.

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Durchfluss bei definiertem Druckverlust

Die Werte gelten für einen Meter Rohrleitungssystem.







Beispiel: Durchmesser 25 mm, Durchfluss 100 Nm³/h
Druck: 8 Bar D p/m = 0,003
Das heißt, für ein 30 m langes Rohrleitungssystem gilt
D p = 0,003 x 30 = 0,09 Bar und umgekehrt.