Fragen_Aufgaben_01C

Fragen/Aufgaben 1C
Druck und Druckdifferenzen
Fragen
1. Wie spricht man gut über Druck? Sollte man eher „viel Druck“ oder „hoher
Druck“ sagen? Ist Druck eher eine Menge oder eine Qualität/Intensität?
2. Ein Gefäss enthält Luft unter hohem Druck. Wenn man in Gedanken die Luft
in zwei Teile zerteilt, hat dann jeder Teil nur den halben Druck?
3. Was versteht man unter Druckdifferenz? Die Differenz des Druckes an zwei
verschiednen Orten (zur gleichen Zeit) oder die zeitliche Änderung des
Druckes (Druck später minus Druck früher) am selben Ort?
4. Gibt es für die Druckdifferenz eine „natürliche“ Vorzeichenregel?
5. Welche Bedeutung hat eine Druckdifferenz? Wie stimmt das mit der Bedeutung einer Niveaudifferenz zusammen?
6. Nennen Sie Elemente hydraulischer Stromkreise, zugehörige hydraulische
Prozesse und zugehörige Druckdifferenzen.
7. Eine Pumpe pumpt Wasser durch einen horizontalen dicken Schlauch, dann
durch ein Stück sandgefüllten Schlauch unten in ein Gefäss. Aus dem Gefäss
läuft das Wasser durch ein (zweites) abfallendes Rohr und dann durch eine
Turbine ins Freie. Identifizieren Sie wesentliche Druckdifferenzen und Zusammenhänge der Druckdifferenzen in hydraulischen Stromkreisen.
8. Ein Behälter ist mit einer Flüssigkeit gefüllt. Warum ist der Druck der Flüssigkeit in gleicher Tiefe überall (d.h. auf dem ganzen Querschnitt) gleich?
9. Ein Behälter ist mit einer Flüssigkeit gefüllt. Wovon hängt der Druck in einer
bestimmten Tiefe ab? Wovon nicht?
Aufgaben
1. Man bewegt ein Druckmessgerät in einer Flüssigkeit von einem Punkt, wo der
Druck 12·10^4 Pa ist zu einem Punkt, wo er 9.0·10^4 Pa ist. Wie gross ist die
Druckdifferenz zwischen diesen beiden Punkten? Dann bewegt man die
Drucksonde auf einem anderen Weg zurück zum Ursprungspunkt (wo sich der
Druck nicht geändert hat). Wie gross ist die zweite Druckdifferenz?
2. Wie gross ist die Druckdifferenz, die von einer 10 m hohen Wassersäule aufgesetzt wird?
3. In einer Flüssigkeit sinkt der Druck um 810 Pa, wenn man 10 cm nach oben
geht. Wie gross ist die Dichte der Flüssigkeit?
4. Mit einer Pumpe wird ein gradwandiger Behälter durch ein Rohr am Boden
gefüllt. Die Pumpe erhöht den Druck des Wassers in einem bestimmten
Moment um 1.55 bar. Im Tank steht das Wasser in diesem Moment 6.7 m
hoch. Wie gross ist die Druckdifferenz im Wasser vom Austritt der Pumpe
zum Eintritt in das Gefäss?
VUKHS Brückenkurs 2011
H. Fuchs
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Antworten
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4.
Druck ist eine Intensitätsgrösse. Man sagt „hoher Druck“.
Nein, der Druck „teilt“ sich nicht.
Örtliche Differenz.
Wenn man sich vorstellt, dass man sich im Raum von Punkt 1 nach Punkt 2
bewegt, so kann man delta_p = p2 – p1 rechnen und stimmt damit mit der
Regel für das Vorzeichen einer zeitlichen Änderung überein.
5. Druckdifferenzen (zwischen zwei Punkten) kann man sich als Antrieb hydraulischer Vorgänge (zwischen diesen beiden Punkten) vorstellen. Zu jedem Element in einem hydraulischen System, zu jedem Vorgang in diesen Elementen
gehört eine Druckdifferenz.
6. Pumpe: durchzwingen von Wasser und erhöhen des Drucks des Wassers,
Druckerhöhung in Stromrichtung. Leitung: Reibung und Druckabnahme in
Stromrichtung. Turbine: Schaufelräder in Drehung versetzen, Druckabnahme
in Stromrichtung. Wasser ruhend in Behälter: Gravitation, Druckerhöhung
nach unten.
7. Zwei Stromkreise. (1) Wasser aus dem Freien geht durch Pumpe (Druckerhöhung), dann durch Schläuche (Druckerniedrigung), dann in den Tank und
im Tank hinauf (Druckerniedrigung), Stromkreis wird über die Luft vom Tank
oben zum Wasser im Freien geschlossen (keine Druckdifferenz). (2) Von
Oberfläche des Wassers im Tank im Tank nach unten (Druckerhöhung), durch
abfallendes Rohr (Druckerhöhung wegen Gravitation und abfallender Druck
wegen Reibung), durch Turbine (abfallender Druck) ins Freie und von dort
zurück an die Oberfläche des Wassers im Tank (keine Druckdifferenz).
Summe aller Druckdifferenzen entlang eines geschlossenen Kreises muss null
sein.
8. Wäre der Druck der Flüssigkeit an verschiedenen Stellen auf gleicher Tiefe
verschieden, so würde die Flüssigkeit horizontal zirkulieren.
9. Hängt ab von Tiefe, Dichte der Flüssigkeit, Stärke der Gravitation und Druck
an der Oberfläche der Flüssigkeit. Hängt nicht von Breite und Form des
Gefässes ab.
Lösungen
1. – 3.0·10^4 Pa. + 3.0·10^4 Pa.
2. rho·g·delta_h = 1000·10·10 Pa = 1.0·10^5 Pa = 1.0 bar.
3. Dichte: 810 kg/m^3 (wenn man g = 10 N/kg nimmt).
4. 1.55·10^5 Pa – 6.7·10^4 Pa = 0.88·10^5 Pa.
VUKHS Brückenkurs 2011
H. Fuchs
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