Hydraulik für Bauingenieure - Grundlagen und Anwendungen
von: Robert Freimann
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2014
ISBN: 9783446437401
Sprache: Deutsch
246 Seiten, Download: 9999 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
Vorwort zur 3. Auflage | 6 | ||
Inhalt | 8 | ||
1 Einführung | 12 | ||
1.1 Bedeutung der Hydraulik | 12 | ||
1.2 Eigenschaften des Wassers | 13 | ||
1.2.1 Dichte | 14 | ||
1.2.2 Viskosität oder Zähigkeit | 14 | ||
1.2.3 Volumenelastizität | 15 | ||
1.2.4 Schallgeschwindigkeit | 15 | ||
1.2.5 Oberflächenspannung und Kapillarität | 15 | ||
1.2.6 Dampfbildung | 16 | ||
2 Hydrostatik | 17 | ||
2.1 Flüssigkeitsdruck | 17 | ||
2.1.1 Druckeinheiten | 18 | ||
2.1.2 Bezugsdruck | 19 | ||
2.1.3 Kommunizierende Gefäße und Röhren | 20 | ||
2.2 Grundlegendes zum Druck auf Flächen | 22 | ||
2.3 Druck auf ebene Flächen | 23 | ||
2.4 Tabellarische Ermittlung der Druckkraft | 28 | ||
2.5 Druck auf gekrümmte und polygonartig zusammengesetzte Berandung | 31 | ||
2.6 Auftrieb | 32 | ||
2.7 Schwimmstabilität | 34 | ||
3 Hydrodynamik | 36 | ||
3.1 Allgemeine Begriffe | 36 | ||
3.2 Bewegungsarten von Flüssigkeiten | 38 | ||
3.2.1 Stationäre und instationäre Bewegung | 38 | ||
3.2.2 Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung | 38 | ||
3.2.3 Kontinuierliche und diskontinuierliche Bewegung | 39 | ||
3.2.4 Beispiel zu den Bewegungsarten | 39 | ||
3.3 Fließverhalten realer Flüssigkeiten | 40 | ||
3.3.1 Laminares und turbulentes Fließen | 40 | ||
3.3.2 Schubspannung | 41 | ||
3.3.3 Reynoldszahl | 42 | ||
3.4 Kontinuitätsbedingung | 42 | ||
3.5 Energiegleichung von Bernoulli | 44 | ||
3.5.1 Bernoulligleichung für ideale Flüssigkeiten | 44 | ||
3.5.2 Bernoulligleichung für reale Flüssigkeiten | 49 | ||
3.5.3 Messung und Beobachtung der Energieanteile | 50 | ||
3.6 Impulssatz | 51 | ||
3.6.1 Allgemeine Betrachtungen | 51 | ||
3.6.2 Stützkraft bei Druckrohrleitungen | 52 | ||
3.6.3 Stützkraft bei Gerinneströmungen | 56 | ||
3.6.4 Stützkraft bei freien Strahlen | 57 | ||
3.7 Potenzialströmungen | 58 | ||
3.7.1 Überblick | 58 | ||
3.7.2 Einfache Potenzialströmungen | 58 | ||
4 Ausfluss und Überfall | 61 | ||
4.1 Allgemeines | 61 | ||
4.2 Ausfluss aus Bodenöffnungen | 62 | ||
4.3 Ausfluss aus Seitenöffnungen | 64 | ||
4.3.1 Ausfluss aus großer Öffnung | 64 | ||
4.3.2 Ausfluss aus kleiner Öffnung | 66 | ||
4.3.3 Ausfluss unter Gegendruck | 66 | ||
4.4 Ausfluss unter Planschütz | 67 | ||
4.4.1 Freier Ausfluss | 67 | ||
4.4.2 Rückgestauter Ausfluss | 69 | ||
4.5 Abfluss über Wehre | 71 | ||
4.5.1 Bezeichnungen und Einteilungen | 71 | ||
4.5.2 Abflussberechnung | 73 | ||
4.5.3 Unvollkommener Überfall | 75 | ||
4.6 Abfluss über Streichwehre | 77 | ||
4.7 Abfluss über Tiroler Wehre | 80 | ||
5 Rohrhydraulik | 83 | ||
5.1 Vorbemerkungen | 83 | ||
5.2 Reibungsverluste | 84 | ||
5.2.1 Ermittlungskonzept | 84 | ||
5.2.2 Laminare Strömung | 85 | ||
5.2.3 Turbulente Strömung | 85 | ||
5.2.4 Nichtkreisförmige Querschnitte | 90 | ||
5.3 Einzelverluste | 91 | ||
5.3.1 Grundlagen | 91 | ||
5.3.2 Rohreinlauf | 92 | ||
5.3.3 Querschnittsänderung | 92 | ||
5.3.4 Richtungsänderung | 93 | ||
5.3.5 Rohrtrennungen und -vereinigungen | 94 | ||
5.3.6 Armaturen | 97 | ||
5.3.7 Rohrauslauf | 97 | ||
5.4 Pumpen- und Turbinenleistung | 99 | ||
5.5 Zusammenfassung Energieplan | 103 | ||
5.6 Betriebliche bzw. integrale Rauheit | 106 | ||
6 Pumpenhydraulik | 111 | ||
6.1 Pumpenarten | 111 | ||
6.1.1 Unterscheidung nach Arbeitsprinzip | 111 | ||
6.1.2 Bauformen von Kreiselpumpen | 112 | ||
6.2 Charakteristik von Kreiselpumpen | 113 | ||
6.2.1 Pumpenkennlinie | 113 | ||
6.2.2 Anlagenkennlinie | 113 | ||
6.2.3 Betriebspunkt | 113 | ||
6.3 Kombination von Kreiselpumpen | 116 | ||
6.4 NPSH-Berechnung | 118 | ||
7 Gerinnehydraulik | 122 | ||
7.1 Allgemeine Beziehungen | 123 | ||
7.2 Strömen und Schießen | 126 | ||
7.3 Gleichförmige Strömung | 129 | ||
7.3.1 Fließformel nach Darcy-Weisbach | 130 | ||
7.3.2 Fließformel nach Gauckler-Manning-Strickler | 131 | ||
7.3.3 Normalabfluss | 132 | ||
7.4 Grenzverhältnisse | 134 | ||
7.5 Fließwechsel | 137 | ||
7.5.1 Vom strömenden zum schießenden Abfluss | 137 | ||
7.5.2 Vom schießenden zum strömenden Abfluss | 138 | ||
7.5.3 Wechselsprung | 139 | ||
7.5.4 Tosbecken | 140 | ||
7.6 Ungleichförmige Strömung | 141 | ||
7.6.1 Ohne Fließwechsel | 141 | ||
7.6.2 Mit Fließwechsel | 143 | ||
7.7 Querschnittsänderungen | 144 | ||
7.7.1 Querschnittserweiterung | 144 | ||
7.7.2 Querschnittsverringerung | 147 | ||
7.7.3 Lokale Verluste bei Querschnittsverringerung | 149 | ||
7.8 Wasserspiegellinienberechnung | 152 | ||
7.8.1 Allgemeine Zusammenhänge | 152 | ||
7.8.2 Hydraulische Kontrollquerschnitte | 154 | ||
7.8.3 Vorgabe einer Abschnittslänge | 154 | ||
7.8.4 Vorgabe einer Wasserspiegeldifferenz Qh | 156 | ||
7.9 Abfluss in natürlichen Fließgewässern | 157 | ||
7.9.1 Unterschiedliche Rauheiten im Querschnitt | 157 | ||
7.9.2 Gegliederte Fließquerschnitte | 158 | ||
7.9.3 Querschnitte mit Großbewuchs | 160 | ||
8 Sickerströmungen | 161 | ||
8.1 Grundlagen | 161 | ||
8.2 Druckhöhen und Standrohrspiegelhöhen | 163 | ||
8.3 Anwendung von Potenzialliniennetzen | 164 | ||
8.3.1 Unterströmung von Bauwerken | 165 | ||
8.3.2 Dammdurchsickerung | 167 | ||
8.4 Anströmung von Brunnen und Gräben | 168 | ||
8.4.1 Vertikaler Brunnen | 169 | ||
8.4.2 Entwässerungsgraben | 171 | ||
9 Ergänzende Themen | 173 | ||
9.1 Instationärer Beckenausfluss | 173 | ||
9.1.1 Freier Ausfluss | 173 | ||
9.1.2 Ausfluss unter Gegendruck | 176 | ||
9.2 Berechnung von Rohrnetzen | 178 | ||
9.2.1 Rohrsysteme | 178 | ||
9.2.2 Berechnung von Ringnetzen | 179 | ||
9.3 Druckstoß | 183 | ||
9.3.1 Veranschaulichung der Problematik | 183 | ||
9.3.2 Schnelles Schließen am Rohrleitungsende | 185 | ||
9.3.3 Langsames Schließen am Rohrleitungsende | 189 | ||
9.3.4 Weitere Ursachen für Druckstöße | 189 | ||
9.4 Schwall und Sunk | 189 | ||
9.5 Berechnung von Wasserspeichern | 192 | ||
9.5.1 Grundlagen | 192 | ||
9.5.2 Retentionsraum | 193 | ||
9.5.3 Trinkwasserspeicher | 195 | ||
10 Lösungen | 198 | ||
10.1 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 1 | 198 | ||
10.2 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 2 | 199 | ||
10.3 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 3 | 207 | ||
10.4 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 4 | 211 | ||
10.5 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 5 | 216 | ||
10.6 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 6 | 221 | ||
10.7 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 7 | 224 | ||
10.8 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 8 | 233 | ||
10.9 Lösungen zu Aufgaben in Kapitel 9 | 235 | ||
Literaturverzeichnis | 240 | ||
Verzeichnis englischer Fachbegriffe | 241 | ||
Index | 245 |