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Technische Sicherheit - Ausgabe 11-12/2019

Druckstoß beim schnellen Schließen einer Armatur

– Ein analytischer Ansatz zur Berücksichtigung der Armaturencharakteristik in der Joukowsky-Gleichung

In der chemischen Industrie werden Systeme aus Förderpumpen und Rohrleitungen verwendet, um Flüssigkeiten von A nach B zu fördern, womit die Auslegung dieser Systeme in den Bereich der Strömungstechnik fällt. Die Auslegung wiederum orientiert sich am sogenannten Betriebspunkt, welcher unter Berücksichtigung der benötigten Drücke und Volumenströme den zeitlich überwiegenden Anwendungsfall des Systems beschreibt. Durch den im Betriebspunkt festgelegten Volumenstrom ist auch die Strömungsgeschwindigkeit (bei gegebenen Rohrinnendurchmesser) definiert und zeitlich an jedem Ort konstant, womit es sich um eine stationäre Strömung handelt. Durch Änderungen im System, wie z. B. durch das Schließen und Öffnen von Armaturen, Pumpenausfällen sowie An- und Abfahrvorgängen ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit teilweise sehr schnell. Durch die zeitliche Änderung der strömungsrelevanten Parameter werden instationäre Strömungseffekte wirksam, wie z. B. der Druckstoß. In der Prozessindustrie gehören oben genannte Vorgänge zum betrieblichen Alltag und müssen daher auch in den zugehörigen Sicherheitsbetrachtungen mitberücksichtigt werden. Um in den Sicherheitsbetrachtungen eine möglichst genaue Risikoeinstufung eines Druckstoßes vornehmen zu können oder eine bestehende Haltungslast- oder Schließzeitberechnung auf Plausibilität zu prüfen soll die Joukowsky-Gleichung zwecks Berücksichtigung der Armaturencharakteristik modifiziert werden.

Autor(en):
Wichmann, O.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
Technische Sicherheit 11-12/2019, Seite 28-34
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