Instationäre Berechnungen mit KV
Für inkompressible Medien können Sie mit dem Zusatzmodul KV eine instationäre Berechnung durchführen. Dieses Modul muss separat erworben werden.
Die instationäre Berechnung ist an folgende Vorgaben gebunden:
· Es können mit dem Modul KV ein Rohrstrang oder mehrere Rohrstränge, die direkt mit einem Zu- oder Ablaufknoten mit definierter Menge verbunden sind, verknüpft werden.
· Die instationäre Berechnung wird für das Modell Ändern einer Ventilstellung durchgeführt. Dies bedeutet, dass der Zu- oder Ablaufknoten, also eine Einspeisungs- oder Ablaufarmatur, in ihrer Ventilstellung so geändert wird, dass eine Druck- bzw. Geschwindigkeitsänderung eintritt. Bei inkompressiblen Medien setzt sich diese Druckänderung durch das gesamte System fort. Hierdurch kommt es im gesamten System nach einer gewissen Zeit zur Einstellung einer stationären Strömung.
· Der zeitliche Verlauf von Geschwindigkeit, Druckverlust und Volumenstrom in einem beliebigen Rohrstrang kann aufgezeichnet und zur Dokumentation nach WORD oder zur weiteren Auswertung nach EXCEL übertragen werden.
1. Legen Sie das Rohrnetz mit allen erforderlichen Knoten und Rohrsträngen an. Geben Sie mindestens einen Zu- oder Ablauf ein; die Zu- bzw. Ablaufmenge kann beliebig gewählt werden.
2. Verknüpfen Sie den direkt zu einem Zu- oder Ablaufknoten führenden Rohrstrang mit dem Modul KV,
indem Sie auf
den Rohrstrang doppelklicken,
in der PullDown-Liste im rechten Bereich das Modul KV
wählen, dann Aktivieren anklicken und die Maske mit OK verlassen.
3. Klicken Sie auf das Berechnungs-Icon
Sie werden zur Angabe der wirksamen Druckdifferenz und des Druckverlustbeiwertes der (geöffneten) Armatur aufgefordert. Geben Sie hier die angemessenen Werte ein.
4. Die Berechnung wird durchgeführt und die Ergebnisse in der Maske eingetragen. Der Volumenstrom in dem gewählten Zu- oder Ablaufstrang wurde mit dem errechneten Wert überschrieben.
5. Betrachten Sie die Ergebnisse der Berechnung, indem Sie unter dem Menüpunkt
Instationär rechnen – Zeitdaten abfragen wählen
Instationär rechnen – Durchflusskurve zeigen wählen
In diesem Kapitel werden Möglichkeiten beschrieben, die Sie zur Durchführung einfacher instationärer Berechnungen benötigen.
Sie können in komplizierten Systemen zahlreiche weitere Analysemöglichkeiten nutzen, z.B.
· Beobachtung des zeitlichen Verlaufes eines beliebigen Rohrstranges
· Vorgabe einer beliebigen Anfangsgeschwindigkeit
· Kontinuierliche Druckerhöhung
· Abspeicherung von zeitabhängigen Daten in WORD oder EXCEL
· Automatische Erzeugung der Verlaufskurve als EXCEL-Diagramm
Außerdem stehen Ihnen die umfangreichen Möglichkeiten des ATLAS-Modules KV zur Dokumentation oder zu Parameterstudien zur Verfügung.
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Für die folgenden Berechnungen wird stets dieses Grundmodell benutzt:
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Alle Rohrleitungen haben eine
Länge von 100 m, Durchmesser von 500 mm, Rauhigkeit von 40 
m
· Die untere rot gezeichnete Rohrleitung 4 è 5 hat einen festen Durchfluss von 1000 l/s, der über den Ablaufknoten 5 definiert wurde.
· Alle geodätischen Höhen sind 0
· Der fett gezeichnete Rohrstrang 3 è 2 wurde mit dem Modul KV verknüpft, indem in der Rohrleitungs-Eingabemaske "KV" und Aktivieren angewählt wurde.
Hinweis: Mit dem Modul KV verknüpfte Rohrstränge werden automatisch fett gezeichnet.
Für den instationären Verlauf der Strömung werden folgende Werte eingegeben:
· Widerstands- (Druckverlust-) Beiwert der im Ablaufknoten 2 angenommenen Entnahmearmatur: 12
· Druckerhöhung durch Änderung der Ventilstellung (s.o.) in der Einspeisung bzw. im gesamten Rohrnetz (inkompressible Strömung) von 2 bar
Sie können diese Werte über das Menü Instationär rechnen eingeben. Wurden die Werte nicht eingegeben, erfolgt automatisch eine Abfrage.
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Durch die Berechnung wird zunächst der stationäre Durchflusswert (d.h. der Durchflusswert nach Erreichen von 99% des Endwertes des instationären Vorgangs) nach der Druckerhöhung errechnet und in den Ablaufknoten 2 und den Rohrstrang eingegeben: Dieser Wert beträgt für die gewählten Daten ca. 1018 l/s. |
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Unter dem Menüpunkt Instationär rechnen – Zeitdaten abfragen werden Werte in Abhängigkeit der Zeit angezeigt |
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Unter dem Menüpunkt Instationär rechnen – Durchflusskurve zeigen sehen Sie den zeitlichen Verlauf graphisch dargestellt:
Die Kurve kann über den Button Drucken an den Standarddrucker gesandt werden.
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Die Einstellung der stationären Strömung dauert im Beispiel ca. acht Sekunden. Um für das gesamte Rohrnetz den Zustand nach drei
Sekunden zu ermitteln, wählen Sie den |
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Starten Sie die Berechnung. Das Ergebnis wird in der Ansicht eingetragen:
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Möchten Sie den Verlauf der Strömung bei einem erneuten Druckanstieg ermitteln? Wählen Sie Instationär rechnen - Druckänderung wiederholen und starten die Berechnung. Der Volumenstrom liegt jetzt entsprechend höher. |
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Wenn Sie die Durchflusskurve anzeigen, sehen Sie, dass der Endwert bereits nach ca. fünf Sekunden erreicht wird |
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Die bisherigen Berechnungen gingen vom Ruhezustand aus. Möchten Sie die Berechnung bereits mit einer Geschwindigkeit an der Entnahmearmatur von 2 m/s bzw. mit einem entsprechenden Anfangs - Volumenstrom beginnen, so gehen Sie folgermaßen vor:
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Wählen Sie den Menüpunkt Instationär rechnen - Anfangsgeschwindigkeit vorgeben und tragen den Wert 2 (Sec) ein. |
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Starten Sie die Berechnung. Die erreichten Endwerte ändern sich nicht. Jedoch stellt sich der stationäre Zustand entsprechend früher ein z.B. nach ca. vier anstatt fünf Sekunden. |
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Sie können für einen weiteren Strang die zeitabhängigen Daten ermitteln. Markieren Sie für den Rohrstrang Tank è 3 in der Rohrleitungsmaske das entsprechende Kästchen "Instationäre Daten für diesen Strang ermitteln" und starten Sie die Berechnung.
Hinweis: Dieses Kästchen wird nur sichtbar, wenn mindestens ein Rohrstrang mit dem Modul KV vorher verknüpft wurde.
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Die Ergebnisse sehen Sie unter dem Menüpunkt Instationär rechnen / Daten der ausgewählten Stränge |
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und in der Durchflusskurve
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Der Unterpunkt Ergebnisse zeigen wird wählbar, sobald die Berechnung durchgeführt wurde. Vorher können Sie unter Namen der ausgewählten Stränge anzeigen den gewählten Strang nur sehen. |
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Ist auf Ihrem Rechner WORD oder EXCEL installiert, können Sie die instationären Daten auch im DOC- oder XLS-Format direkt speichern.
Vom Programm ROHRNETZ gespeicherte EXCEL-Tabelle
In EXCEL wird zusätzlich – automatisch – eine Durchflusskurve als Diagramm angelegt.
Vom Programm ROHRNETZ gespeichertes EXCEL-Diagramm
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Beliebige weitere Zusammenhänge können Sie untersuchen, indem Sie die zusätzlichen Möglichkeiten des Serverprogrammes nutzen. Schalten Sie hierzu mit dem Menüpunkt Instationär rechnen – Umschalten zum Berechnungsmodul zur Berechnungsmaske des im Hintergrund ablaufenden Server-programmes um. Sie können in dieser Maske durch Verändern der schwarz dargestellten Eingabewerte beliebige Szenarien rechnen. Die errechneten Werte werden in blau dargestellt. |
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In der Berechnungsmaske des Server-programmes können Sie sämtliche Optionen wie Ausdrucken usw. nutzen. Rufen Sie zu weiteren Erläuterungen unter dem Menüpunkt Hilfe die ATLAS-Hilfe auf. Unter ATLAS – Parameterstudie können Sie die Abhängigkeit von zwei bzw. drei Werten untersuchen (zwei- bzw. dreidimensionale Parameterstudie). Hiermit sind über die Möglichkeiten des ROHRNETZ-Programmes hinaus weitergehende Untersuchungen möglich.
In der folgenden Grafik wird als Beispiel das Berechnungsergebnis für die Abhängigkeit der Zeit bis zum Erreichen von 99% der Endgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Verlustkoeffizienten der Armatur und der Anfangsgeschwindigkeit (d.h. dem Anfangs-Volumenstrom) grafisch dargestellt. Die Grafik wurde ohne weitere Hilfsprogramme, nur unter der Nutzung des vorhandenen Berechnungsmodules KV erstellt.
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