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Kavitation


CC-BY-NC-SA 3.0

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morgen möchte ich was zuVegetationerzählendass es immer größerer Umwegbesserer Gravitation wieder Wegfangen ganz von vorne an und zwar stellen sich vor sie haben ein Wasserbeckenund in dem Wasserbeckeneinen zylindrischenBehälteraus dem Wasserbecken raus sozusagen im Wasserbecken drin teilweise aber aus dem Wasserbeckenausbruchaus dem Wasserbecken rausund sie pumpen hier obenaus diesem Behälterdie Luft draußen werden sie ja mehr Wasser reinsaugenwas wird passieren sie pumpen hier oben die Luft raus aus diesem Behälter sie saugen das Wasser reinwas wird passierenso irgendeines voll oder es geht nicht mehr wenn sich hierirgendwas unter zehn Metern Wassersäule haben geht es einfach nicht mehr ?? können Sie hier oben pumpen was sie wollensie steht mir damit ein Vakuum das korrigiere ich gleich noch ?? erste Gedanke ist hier entsteht ein Vakuumund es geht einfach nicht weiter ?? Umgang sie pumpen was sie wollen die Wassersäule wird nicht weiter steigenKomma damit ein eigenes ?? gleich vom Gedanken an das ausrechnen wie hoch diese Wassersäule dann istder Druck der hier unten aufgebaut wirddurch diese Wassersäuledieser Druck das muss derselbe Druck seinden die Luft im Freienausübt aus ?? zwar etwas genauer tausend dreizehn HektopascalNormaldruckjemals auch tausend dreizehn Hektopascaldamit ein Gleichgewicht herrscht also wenn wir so viel Wasser drüber stehtüber dieser Fläche dass der runden Eindruck von tausend dreizehn Hektopascal istdann bei ?? ziehen sich aus das müssen wir zurechnen können welche Höhe brauchen Sie für tausenddreizehn Hektopascal welche Höhe an Wasserfür ein Luftpinselder Biosphärewomit sie genauso weit muss man irgendwas mit zehn Kilometern rechnen aber welche Höhe an was bräuchten siesagen wir haben jene QuerschnittsflächeAdann haben wir einem Wassermassedicht immer Volumen das Volumen ist die Höhe meine Querschnittsflächedas wäre meine Wassermassedamit kann ich die Gewichtskraftbestimmensie Rechen um von der Masse auf die Kraft alsoO mal H mal Arm mal die schwere Beschleunigung der Erde zum Beispiel beschleunigen hat die Gewichtskraftdamit komme ich auf den Druck sie teilen die Gewichtskraftdurch die Flächeder Druck ist alsoetwas anders angeordnetgema Roman Hafer zum Thema Roman H das ist der Druckvon dem weiß ich das soll tausend dreizehn HektopascalseinZiel über den beiden Daumenzerbricht den Druck zu genau angegebenBeistrich immer den beiden Daumen also hierbeidie zehn Newton pro Kilogrammungefährdie Dichte ungefährsehr genau sogar tausend Kilogrammpro Kubikmeterangesehen oder nebenKilogramm gegen Kilogramm geht weg ?? sie haben zehn tausend mal die HöheHektopascal?? noch mal dessen hundert Pascalein Hektopascalüber zwei hundert tausend Pascaldir stets zehn tausendmal die Höheals Zahl wird in Asgard also die zehn Meter ungefähr zehn Meter da kann das tatsächlichwenn der oben ein Vakuum ist das wäre jetzt sozusagendie naive Rechnung der oben wird kein Vakuum sein noch etwas verbessertProfil verleiht man schon eine Größenordnunghat zehn Meter Wassersäulelassen sich so machen sagte noch was zum Pumpenwenn sie hier oben ?? Punkt rein setzenzehn Meter über dem unter Wasserist das ziemlich zwecklosbemessene?? sollte die Pumpe unten reinsetzen Punkt das geht aber von oben saugengeht ebenspätestens ab zehn Meter nicht mehr schon deutlich unter zehn Meter geht das nicht mehr von oben zu sagenPunktdass man im HinterkopfKomma gema Hagemann Komma das ist der Drucknochmals etwas genaueroben ist kein Vakuumwas ist da oben mindestensin diesem Raumalso einen Schritt genauer wäre hier oben Wasserdampftrennendie Wassermolekülehier die werden ja auch hin und wieder schaffenaus der Wassersäule dazu in weichenWasserdampf sollKompetenz schreiben Wasserdampf für die oben drin sein jetzt bräuchte man den Sättigungsdampfdruckwie viel Wasserdampf ist in der oben drin als Druck gemessen ?? der Druck hier oben ist nicht Nullsondern es ist mindestens der Sättigungsdampfdruckvon Wasseres wird ein Ungleichgewichtgeben zwischen Wassermolekülendie aus dem Wasseraustrittmit flüssigen Wasser ?? austretenund den Wassermolekülendie wieder eintretensolange ich ?? oben nicht in Sättigungsdampfdruckhabe von Wasser der Stelle spannen zu lassen oben nicht null war sondernwie oben habe ich den Sättigungsdampfdruckvon Assad ein paar Zahlenbeispielefünfzehn Grad Celsiusist der siebzehn Millibar ist also jetzt nicht wahnsinnigritterlichen Hektopascal??zur Übung ?? Minibar Minibar und Hektopascal ist derselbeName Gedankenstrich typischerweise Millibar an der Wetterbericht sagt dem Hektopascalund den Sättigungsdampfdruckgern in Minibar was dasselbeSeminarsehen Sina das macht den Bratenadjuvante siebzehn Millibar Ziffer null null Millibar haben wir siebzehn Millibar im Verhältnis zu tausend noch was Minibarist nicht zum Drama dagegen wenn wir bei sechsundsiebzig Grad Celsius sindschon vier hundert Millibarvier hundert Millibar das ist zum Beispielder Luftdruck auf den Mount Everestsagt Ihnen das zum Kochenmit ?? und Everest besteigenund da obenihr Kartoffeln kochen wollen was lernen sieso also keine gute Idee im Kochtopf mit auf dem Regress zu nehmen ?? Kartoffeln bei sechs siebzig Grad Celsiuswerden lange kochen müssensie erreichen keine hundert Grad Celsius mehr wenn sie mitten auf den Topf kochen in der Höhe dieses Wassererreicht Nummer sechsten siebzig Grad Celsiusmaximalhundert Grad Celsiusist natürlich klar hundert Grad Celsius der Sättigungsdampfdruckvom Wasser bei hundert Grad Celsius tausend dreizehn Millibar denn dannmit bis zu hundert ein Grad Celsius kommen also mal auf dem Herdauf unserer Höheganz normaldas Wasser auf den Herd stellen wir die zu hundert ein Grad Celsius kommen dann haben sie da kein Wasser mehr drin?? Sättigungsdampfdruckvon Wasserhundert hat sie seinem Dampfkochtopfnebenbei aber in dessen offener Topf ist kommen sie nicht auf hundert ein Grad Celsiusso als bei den üblichen Temperaturen für Wasserkraftsessionmit dem Wasserdampf nicht so ein Dramaletztes Semester wenn man Heizungswasser Punktbei Automation dann wird es schon etwas spannender sechsten siebzig Grad Celsiuswarin Hansi da plötzlich vier hundert Millibar drin das heißt diese Wassersäule schrumpft deutlich zusammen Punkt die weiteren sindaber an der Stelle sehr sonnig und warm siebzehn Millibar darumsind dann ebenein bisschen weniger als zehn Meteres kommt eine ?? noch mehr hinzu sie um nicht nur Wasser drines wird aus dem Wassergelöster stickstoffgelösterSauerstoffund was sonst noch drin sein mag von mir sagen wird auch noch Austretenaus dem Wasserund sichere oben ansammeln alsoder Sättigungsdampfdruckvon Wasser ist nur ein Teil der oben drinist es kein Vakuum darumunsere Wasserturbinedie Funktion geht aber immer noch nicht so das es jetzt zwar schon ein Situation die man sich vorstellen kann hier sitzt Wasserturbineund vier Wasser fließt raus aus der Wasserturbinedann müssen sie jetzt schon in ihr Wasserturbinezehn Meter über dem unter Wasser setztein kleines Problemerrechnen lassen Punkt Essen Sie wollen pumpenwas es ?? gar nicht berücksichtigt haben ist die Bewegung von Wasser?? angucken das ist ja ruhendes Wasser was passiert wenn sich das Wasser jetzt wie vor sie haben unter Wasser unterhalb der Turbinenoben haben sie eine Turbine wie auch immer sie gebaut sein magund jetzt fließt hier Wasser rausmit einer bestimmten Geschwindigkeitimmer mal konkrete Größen an ihr Fließwasser aus der Turbine raus gelang dann irgendwie ins Unterwasserich schon daran Fragezeichenwie auch immer das es unter Wasser gelangt mit Konzessionsgeschwindigkeitan nicht was in der Turbine passiert nicht das vor der Turbine passiertwelche Zahlenwerte haben soll Komma dass er sind zwei Meterund hier wieder den üblichen Atmosphärendrucktausend dreizehnHektopascalund anderen Bestimmung des Stationär Reibungsfreiwassersim Kongress Siebelangenommen ich kannte nur die anwendendass er nicht ganz unkritisch was ist wenn ich Turbulenzen drin habe und so weiter wenn ich bin ?? nicht anwenden angenommen ich kann Bernoulli anwendendas meine Frage wie groß darf diese Geschwindigkeit hier sein sodass es nicht siehtoder muss ich noch einiges an merken erstere sich natürlich anmerkendass das Ganze in einem Rohrsystemstattfindetdas soll kein Freistrahl sein wenn es in Freistrahl wäre hätten sie Atmosphärendruckund damit viel weniger Probleme das sollte in einem Rohrsystem stattfindenzweiten Sommer zumSättigungsdampfdruckdass sie noch mal interpretierenwenn sie Wasser habenin einem offenen Behälter?? sich auf den Mount Everest stellen außen vier hundert Millibarund erhitzen dieses Wasser auf sechsten siebzig Grad Celsiuswird es verdampfenwenn sie bei fünfzehn Grad Celsiusdas Wasser in einen geschlossenen Behälter geben dann werden sie über dem Wasser hier siebzehn Millibar habenden sich vor sie haben dieses Wasser hier bei fünfzehn Grad Celsius in einem geschlossenen Behälterund sie hätten hier oben nur zehn Millibaran Dampf darüberwas würde passierensolangewerden wir Molekül das Wasser austreten als wieder eintreten bis sie wieder siebzehn Millibar haben dann das Gleichgewicht erreicht wenn sie hier obennull Millibar haben Vakuumsozusagendas analoge dann das Wasser siedeltund Zack haben sie der oben wieder siebzehn Millibarso muss man sich das vielleicht vorstellen also wenn ich bei fünfzehn Grad CelsiusWasser mit einem Druck von weniger als siebzehn Millibar habe fängt es an zu siebenschlicht und ergreifendwenn sie beihundert Grad CelsiusWasser mit einem Druck von weniger als tausend dreizehn Millibarfängt es an zu siebendas passiert hier die Frage ist bestimmen Sie mal mit Bernoulliwelche Geschwindigkeitsie hier oben haben müssen damit das Wasser anfängt zu siebendie Geschwindigkeitim Unterwasser wissen wir jetzt bricht man überlegt sich einfach naja die Muster relativ klein sein demütig bei der Turbinen die kinetische Energie genutzt habedas kann am schlimmsten Fall passierendass sie die Geschwindigkeit unten einfach auf null setzen das ist der schlimmste mögliche Fall also rechnen Sie so wollen Geschwindigkeiten gesucht und Geschwindigkeitdes ?? ganz dreist auf nullum den worst case zu betrachtenklingt ?? wenn ?? dann raus wenn die Gefälligkeit ?? und null ist am siehe obenin kleinstmöglichenDruckja Komma wenn Uli mal hinnehmedas hier oben mal den Punkteinsund dass sie unten malen Punkt zweiaußer Bernoullider Druck an der Stelle ein LosRomanAG maldie Höhe zwei Meterplus ein halb mal O malV Quadratmuss dasselbe sein wie der Druck da untenzweiplusist die Höhe nullplusein halbum mal die mal vor und nimmt quadratisch abgesagtes gesundes Geschickalso auch dernullund B zweidann natürlichder normaltausend dreizehn Hektopascaldie einzige natürlich dann den Sättigungsdampfdruckvon Wasser bei fünfzehn Grad kein allzu warmes Wasser als ihr die siebzehnMillibar oder Hektopascal bei der stets auch Hektopascalso sehen das auch in ihrer Geschwindigkeit so groß istdass diese Summe hier obentausend dreizehn Hektopascal ist der trinke Wasser anzusiedelnmalSanity-Checkin die Höhe größer wird und ich das schon meiner kleineren Geschwindigkeit haben das liest sich gut in die Höhe größer wird mit der Droge oben kleinerwenn ich andere Temperatur habe wenn ich nicht bei fünfzehn Grad Celsius arbeitesondern beifünfzig Grad Celsius arbeitedann wird der Sättigungsdampfdruckgrößerund ich hab den Effekt schon meiner kleiner Geschwindigkeitvon den Verhältnissen korrekt aus ?? und noch mal wenn ich hier unten nicht die Gefälligkeit null annehmen würde worst case seine Anständigkeitungleich Null annehmen würdedann müsste ich damit die Gleichung stimmt der Unbedenklichkeitrauf gehenPunktso rechnen die Geschwindigkeit aus ist also kritische Geschwindigkeit sozusagenKomma mich auf der rechten Seite tausend dreizehn Hektopascalminusmeine siebzehnHektopascalminusmaximal zwei Meterdas bin ich dahinhabe ich ausgerechnet ein halb Rom mal Frau Vertragsteiledurch rohund zweimal stehen und nicht genehmigt woraus hier vorne beteiligtOund multipliziere das ganze mit zweiund dann kommt die Wurzelsieht gut aus Komma ganz überschlägigdas wird also zweimalda drinnensind die siebzehn Hektopascalvon Sättigungsdampfdruckdie machen den Braten nicht fett?? hätte man auch gut ignorieren könnenbei fünfzehn Grad Celsius ist das kein Drama?? und immer tun wir das spannenderich rechtliche vorne einfach mal mit tausend Hektopascaldurch tausendKilogrammpro KubikmeterminusGneun Komma eins Meter pro QuadratssekundezehnMeter pro Quadratssekundealso hier zwanzigQuadratmeterpro Quadratssekundeetwas geschickter zusammenfassenhier Hektopascaldie Hektopascalhatte mal die PASCAL ein PASCAL das ist ein Newtonpro Quadratmeterwas ist ein Newton ist ein KilogrammMeter pro Quadratssekundesteht alsoWurzel aus zwei maltausend gegen tausend ?? Internet kürzenEckturm sind hundertund jetzt kommt Pascal durch Kilogramm pro KubikmeterKilogramm gehen wegund es kommen Quadratmeter nach oben also das werden dann auch hundert Quadratmeterpro Quadratssekundeminus zwanzig Quadratmetervertrat Sekundedas persönlicheschon eine Auswirkung hat also der Sättigungsdampfdruckvom Wasser über fünfzehn Grad Celsius ist eher vernachlässigbaraber der Höhenunterschiedselbst zwei Meterder jetzige zwanzig hundert davon zwanzig Aktien der Höhenunterschied macht schon was ausdann bin ich beihundert minus zwanzig ?? achtzig mal zweisind hundert und sechzig die Wurzel hundert sechzig die Busse sechzehn mal zehnWatt bei dreizehnMetern pro Sekundedas nennt man jetztwenn sie so eine Konstruktionhabendas Wasser wird hier ?? geführtab einer Höhe von zwei Metern über dem unter Wasser spiegeln in irgendwelchenLeitungssystemensie nehmen an worst casees kommt mit der Gefälligkeit von nullim Oberwasser einBein stellen Sie fest bei fünfzehn Grad Celsiusim üblichen Atmosphärendruckwenn sie hier oben eine Geschwindigkeit von dreizehnMetern pro Sekunde haben das anzusiedelnabsurderweisesie haben ein größeres Problem mit ihrer Turbinein ihrer Geschwindigkeithier über dreizehn Meter pro Sekunde ist es natürlich jetzt ein sehr naives Modellangenommen dass man Bernoulli anwenden kann normalerweisewird es ja doch arg was an Turbulenzen geben und damit gilt ?? wurde nicht hundertprozentigund so weiterund so weiterwas hat Siemens nach Hausnummer als wenn sie mich weniger dieser Größenordnung haben als dasSignalproblemWasser anfängt zu siebenwir sind wir endlich bei dem Begriff der Gravitationwenn sie wollen Hohlraum Bildungwie die der Hohlraumparitätdie Hohlraumbildungdie Bildung von Dampf Blasensteinmehr strittiger Prozesswenn sie genügend starken Unterdruck habenentstehen Dampfbläschendas Wasser siedeltdiese unter Druckanzüge sind der kann verschiedeneUrsachen haben Geschwindigkeitist die eine Ursacheandere Ursache ist fürRichard und Johannes in Aktion gesehen bei der Wasserkraftliteraturspielt mit reinje größer die Temperatur ist umso gefährlicherwird unter Druckes entstehen Dampfbläschenwidersprechen werden weitertransportiertmit dem Wasser sind im Wasser drin und werden weitertransportiertwenn die im Wasser transportiert werden heißt es dass sie aber irgendwann in Gebiete kommenin den der Druck wieder ansteigtdas heißt dass es dann wieder Normaldruck ist auf jeden Fall ein höherer Druckals der Druck bei dem sie Dampfbläschen entstanden sind das heißt die werdenschlagartigwieder kompensierendieser Dampf wird wieder zu flüssigen WasserKomma kann ganze satzausschlagartigeKondensationschreiben Kommadass es einerseits was man hören kann es gibt dann sein prasseln oder knatternGeräuschentwicklungschreibe ich malRasseln oder knatternGeschlecht amerikanische Filme gucken über irgendwelcheU-Boot jagtendann sagten garantiert irgendjemandzum CaptainBecker betätigenwecken wir was also wenn das U-Bootdie Schraube richtig schnell dreht oder rückwärts dreht dann gibt es Kavitationund deiner Bremse GeräuschentwicklungPunkt die andern können es hörenda gibt's das auch aber auch dann bei den Wasserturbinen bei den Pumpen Sie können es hörenwenn das eintrittdass es nicht das große Drama das man es hören kanndie Oberflächen werden geschädigtdie Rohre und die Schaufeln werden beschädigtwenn das an der Oberfläche passiertwenn das mitten im Wasserstrom passiert dann ist es kein Drama eine schlagfertige Kondensationan der Oberfläche passiertdann wird die Oberfläche beschädigtselbst zum härtesten Metall wird die Oberfläche beschädigtdas sie dann wie verletzt aus Wieso neuer Mondlandschaftsind die Oberflächen dann aus als ob einer solchen drüber geschüttet hätte und sie können sich vorstellenwenn ihre Schau sollen so eine raue Oberfläche haben und auch wenn das passiertnicht der Wirkungsgradalleindas möchte man also nicht erstens leidet die Maschineirgendwann nistet sich kaputt auf Dauerverrostet wäre sozusagenaber vor wie vor Gericht ?? Wirkungsgrad alldas istdas spannende sozusagen an der Kavitation das gefährliche an der Kavitationkennst du die Geräusche wärenmit ein nicht störenaber die Oberflächen werden beschädigtlediglich das Material weggefressen?? Nummern am Flügelprofilanguckenwenn sie so ein Flügelprofilhabenmir kommt das Wasser an seinem Zimmer ein was passieren wirdwas passiert woin punkto Kavitationan seinem Flügelprofilan der Stelle der größten Geschwindigkeitdes kleinsten Drucks da wird der Dampf entstehenüber dampfen stehender Schaden entsteht aber nichtwie entstehendie Bläschen und die werden jetzt mit transportiertund die Bläschen kommen hier hinten in den Bereichmuss sie wieder kompensierendas heißt hier kriegen Sie den Schaden dahinten haben sie den Schaden weil dortdie Bläschenvon demganz niedrigen Druck wieder in einen etwas höheren Druck gehen und kommunizierenauf der Oberseite da wenn sie den Schaden haben am Ende von diesem Flügelprofildas natürlich jetzt ziemlich naiv wenn sie Google nach Images Kevin sie dann sehen Sie dass diese Schäden doch an sehr komischen Stellen auftreten müssen höhere Kunst sich das überlegen wo die auftreten aber das wäre der allererste Ansatzüberlegten Schäden treten also auf jeden Fallmir bei dem Tragflächenprofilan der Oberseiteauf nicht an der Unterseiteder Unterseite haben sie Überdruckerwarten Sie keine Kavitation sie erwarten die Gravitation auf der Oberseite weiter unter Druck istund sie erwarten die Gravitationnicht hier vornedirekt davor der höchste Unterdruck ist somit zu erwarten Kavitationda wo man aus dem Unterdruckwieder in eine etwas das im starken Unterdruck wieder in einen etwas geringeren Unterdruck gehthier am Ende der TragflächePattensendas am Ende der Oberseite der Tragflächender Saugseitewieder so schön heißt am Ende der Saugseite erwarten Sie die Schäden durch die Gravitationdas sein Ding das man bei der Planung von Wasserkraftwerkenganz dringend beachten muss sich erst überraschend das Wassersolche Schäden verursachen kann Komma es ist wesentlicher Bestandteil bei der Planung das einzureichen