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Thema: Druck beim erhitzen von Flüssigkeiten...

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Druck beim erhitzen von Flüssigkeiten...

    Zwar keine Robotermechanik, aber es hat ja auch was mit Druck und Kraft zu tun Rechnen kann ich's ja, aber ich hab Probleme mit dem Verständnis...

    Folgendes:
    Ich hab ein geschlossenes Rohr. Um das Rohr ist eine Heizwendel gewickelt durch die das Rohr gleichmässig erwärmt wird.
    In dem Rohr befindet sich Wasser. Das Wasser wird durch die Heizwendel erhitzt. Dadurch steigt der Druck. Soweit klar...


    Jetzt kommts aber:
    Das Rohr ist nun an beiden Seiten offen und vergrößert seinen Querschnitt linear in eine Richtung, es ist also z.B. die linke Öffnung kleiner als die rechte. Das Ganze soll eine Art Durchlauferhitzer darstellen.

    Bsp. bei einer Temperaturerhöhung um ca. 90°K würde sich der Druck in einem geschlossenen Rohr um ca. 320 Bar erhöhen. Rauskommen sollen aber nur ca. 15 - 18 Bar.

    Folglich muss sich der Querschnitt mit der Erwärmung vergrößern um den Druck nicht zu groß werden zu lassen.


    Nun bin ich fest davon überzeugt, dass das Wasser dann in Richtung kleiner -> großer Querschnitt eingeleitet werden muss. Andere Leute sind fest der Meinung es muss genau anders rum sein.

    Was stimmt?

    Gruß, Sonic
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  2. #2
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    So ganz ist die Aufgabe vielleicht doch noch nicht beschieben.

    In einem geschlossenen Rohr erhöht sich der Druck durch Erwärmung.

    In einem Durchlauferhitzer (waagerecht) herrscht überall gleicher Druck, denn die Druckausbreitung erfolgt mit Schallgeschwindigkeit und damit mit höherer Geschwindigkeit als der Durchlauf.

    Oder erfolgt der Durchlauf mit Schallgeschwindigkeit? Dann ist meistens die Erwärmung während des Durchlaufs nicht sehr groß.

    Gibt es dazu eine Erläuterung?
    Manfred

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Nein, das Wasser fliesst nicht mit Schallgeschwindigkeit. Es handelt sich um einen Boiler eines Kaffeevollautomaten.

    Das wichtige ist der veränderliche Querschnitt des Rohres, das es funktioniert weis ich, ich soll aber erklären können wie

    Und da streiten sich die Geister, hab sogar schon mit einem Dr. der Physik drüber gesprochen. Der hat meine Flussrichtung favorisiert ,-)

    Es spielen die Bernoulli-Gleichungen eine Rolle und die rein mechanische Druckzunahme durch den Temperaturanstieg...beide überlagern sich...fragt sich nur wer gewinnt ,-)



    Gruß, Sonic
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  4. #4
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    Wie das Wasser in Kaffevollautomaten bewegt wird ist schon klar?, ohne Rohrverengung, mit Ventilklappe.
    Es gibt ein kleines Blechschiffchen mir Kerzenflamme bei dem die Strömung eine Rolle spielt, es heißt wie sein Gräusch Tuck tuck oder so ähnlich geht die Frage in die Richtung?
    Manfred

  5. #5
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    Naja erstmal ich würde sagen das wasser muss durch die kleinere öffnung in das Rohr komme ... da der wasserdampf der aus dem wasser entsteht ein größeres volumen einnimmt und somit würde ein höherer druck entstehen wenn das rohr gleich bleiben würde ... machen wir jetzt das rohr dicker ... also das volumen größer sinkt der druck wieder ...

    Ist genau wie bei Schwarzpulver ... packen wir es im festen zustand in ein röhrchen und zünden es (es wird gasförmig) nimmt das gas ein größeres volumen ein also steigt der druck und das rohr platzt ... das könnte man verhindern indem man theoretisch den raum in dem sich das gas befindet verkleinert und dadurch den druck senkt ...

  6. #6
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    Hier also noch mal das Putt Putt Boot, das mit Erhitzen, Dampf und Strömung fährt.
    Manfred

    http://www.sciencetoymaker.org/boat/howBoatWorksl.html
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken putt_putt_.jpg  

  7. #7
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    Das PuttPutt-Boot geht schon in die Richtung, aber was passiert wenn das Boot vorne nicht zu ist sondern auch offen, nur mit einer kleineren Öffnung...

    Im Prinzip stimme ich euch voll zu, waren auch meine Gedanken, nur sind Leute, die es besser wissen müssten als ich, davon überzeugt es ist andersrum ,-)

    @KLucky
    Ist soweit schon richtig, bis auf das mit dem Schwarzpulver, wenn man dem entstehenden Gas noch weniger Platz gibt, platzt das Rohr noch schneller. Der Punkt ist aber, dass das Wasser nicht verdampfen soll. Eigentlich soll nur heißes Wasser durch den Filter gedrückt werden. Dampf ist Gasförmig und hat wieder ein ganz anderes Kompressionsmodul. Bei dem steigenden Druck wird das auch wieder schwieriger mit dem Verdampfen...

    Für mich ist es jedenfalls logisch das der Druck im Inneren steigt, es ist für mich auch logisch das der Druck dann eher durch die große Öffnung drängt als in den kleinen Querschnitt...bin mir nur nicht sicher ob ich da auch richtig liege

    Gruß, Sonic
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  8. #8
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    Eine Kaffeemaschine ohne Ventil bringt nicht viel Wasserbewegung.

    Es gibt auch den Effekt, daß in einem senkrechten Rohr das Dampf -Wassergemisch leichter ist als das nicht so heiße Wasser im anderen Teil des kommunizierenden Röhrensystems (U-Rohr). Die Strömung die damit möglich ist, wird aber bei Kaffemaschinen nicht allein genutzt. Man nimmt eine Verntilklappe ein unaffälliges Gummiplättchen das nur unaffällig ist solange es funtioniert.

    Soll ein neues Prinzip konstruiert werden? Schwingende Wassersäulen vor Trichterdüsen, dazu habe ich im Zusammenhang mit den Tibetanischen Resonnanz-Waschschüsseln etwas gelesen (meterhohe Fontänen...)

    Manfred

  9. #9
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    Naja bei dem Schwarzpulver hatt ich nen kleinen dreher drin ... war aber andersrum gemeint ... naja wann das wasser nicht gasfürmig wird dehnt es sich trozdem aus ... wenn es wärmer wird. Du brauchst doch eigentlich nur ein Diagramm in dem der raum und die Temperatur bei gleichbleibendem druck in verhältnis gestellt werden ... dann haste doch schon deinen beweiß ... allerdings darf dieses diagramm dann nur auf den bereich bis 100 °C eingehen da dann das wasser verdampft ...

    Mhh wenn ich das jetzt mit dem Rohr richtig verstanden hab ist es sozusagen ein kegel bei dem überall der gleiche druck herscht ... dann fließt das ganze in die richtung der kleineren öffnung ... weil druck ist ja kraft pro fläche und dann währe die flache auf der seite mit der kleineren öffnung kleiner und auf der anderen seite größer ... und genau so würd sich das mit den kräften verhalten oder sehe ich da was falsch?

  10. #10
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    Zitat Zitat von Manf
    Eine Kaffeemaschine ohne Ventil bringt nicht viel Wasserbewegung.
    Eben, daran hänge ich ja. Dahinter ist *angeblich* nur eine Pumpe, welche aber nur fördernde Wirkung hat, also keinen Druck aufbaut.
    Eigentlich bin ich mir auch sicher das da ein Ventil drinn sein muss...
    Vielleicht liegt es am Wasserdruck der Wasserleitung?

    Zitat Zitat von Manf
    Soll ein neues Prinzip konstruiert werden? Schwingende Wassersäulen vor Trichterdüsen, dazu habe ich im Zusammenhang mit den Tibetanischen Resonnanz-Waschschüsseln etwas gelesen (meterhohe Fontänen...)
    Manfred
    Nein, es war ein Beispielteil das kaputt gegangen ist. Es muss also irgendwann mal funktioniert haben...solangsam glaub ich aber das uns wesentliche Teile des Systems verschwiegen wurden

    @KLucky: Das hab ich mir schon gedacht das das so nicht gemeint war

    Gruß, Sonic
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