Verbesserte Berechnung von Druckstössen und Kavitationsschlägen in flüssigkeitsfördernden Rohrleitungen mit Hilfe einer schnellen Durchflussmesstechnik

In diesem Beitrag wird eine neue experimentelle Anordnung zur Bestimmung von Armaturenkennlinien unter dynamischen Stroemungsbedingungen mit Hilfe einer Ultraschallapplikation vorgestellt. Unter simultaner Messung des Drucks stromauf- und -abwaerts der Armatur sowie der aktuellen Armaturen- stellung wird das Verhal-ten von Stell- und Absperrarmaturen bei fluid- dynamischen Vorgaengen wie schnellen Schliess- und Oeffnungsvorgaengen sowie schnellen Stellvorgaengen realistisch abgebildet. Die mit dieser Anordnung ermittelten dynamischen Kennlinien sind im Vergleich zu Standardcharak- teristiken nach DIN IEC 534 zusaetzlich von der stationaeren Fluessigkeits- geschwindigkeit, von der Schliessgeschwindigkeit und vom Absolutdruck abhaengig. Sie werden in diesem Beitrag fuer die fluiddynamische Berechnung von Rohrleitungen benutzt. Die mit den neuen Kennlinien durchgefuehrten Berechnungen stimmen erheblich besser mit Messungen des zeitlichen Druckverlaufs in der Rohrleitung ueberein als die m it den stationaeren Armaturencharakteristiken durchgefuehrten Simulationen. Darueber hinaus koennen schnelle Durchfluss-Regelvorgaenge, z.B. bei der Flaschenabfuellung von Getraenken, bei Einspritzsystemen von Verbrennungsmotoren oder bei der Notabschaltung von Armaturen im Kraftwerks- und Chemiebetrieb erheblich zuverlaessiger vorab simuliert werden. Abstract English Improved Dynamic Calculation of Water Hammer in liquid-filled pipes using a fast flow measurement system A new experimental setup for the determination of valve characteristics at dynamic flow conditions is introduced. By the simultaneous, fast measuring performance of pressure, valve position and liquid velocity, the loss characteristics of fast acting and closing valves are determined. The achieved dynamic valve characteristics are, in comparison with DIN IEC 534, additionally dependant on the steady state liquid velocity, the closing velocity of the valve and the absolut pressure. They are implemented in fluid dynamic simulation software codes to perform dynamic pressure calculations in pipes during valve actions. Using the new dynamic valve characteristics the simulation results fit much better with experimental pressure data achieved from a 250 m long pipeline and valve test rig. For practical use, fast flow action processes, for example in beverage racks, in fuel injection systems and in chemical and power plants (with respect to shut-off valves) can be predicted more precisely.