Ergebnisdarstellung für Rohre

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Ergebnisdarstellung für Rohre

Rohrleitungsbezogene Ergebnisgrößen der hydraulischen Rohrnetzberechnung sind in erster Linie

Fließgeschwindigkeit [m/s]

Durchfluss [m3/h]

Reibungsdruckverlust [m]

Zusätzlich können auch die Berechnungsergebnisse der Knoten durch Einfärbung der Rohrleitungen dargestellt werden. Es wird jeweils der Mittelwert der entsprechenden Knotenergebnisgröße vom Anfangs- und Endknoten des Rohres verwendet. Dies betrifft die Ergebnisgrößen

Druck [m]

Potenzialhöhe [mNHN]

Entnahmemenge [m3/h]

Neben den Ergebnissen der hydraulischen Berechnungen werden auch die Ergebnisse der sogenannten Graphenzerlegung (Untersuchung der Zusammenhangseigenschaften im Netz) dargestellt:

Graphentyp

 

Für das Rohr berechnete Ergebnisgrößen

Fließgeschwindigkeit [m/s]

Die Fließgeschwindigkeiten werden in der Einheit m/s ausgegeben.In der folgenden Abbildung sind alle Rohre mit Fließgeschwindigkeiten > 0,5 m/s in roter Farbe gezeichnet. Rohre ohne Durchfluss sind blau. Die berechneten Fließgeschwindigkeiten sind vorzeichenbehaftet. Ein positives Vorzeichen bedeutet, dass die Fließrichtung vom Anfangsknoten zum Endknoten ist, während ein negatives Vorzeichen den umgekehrten Fall, also eine Fließrichtung vom Anfangsknoten zum Endknoten bedeutet. In der graphischen Darstellung wird diese Unterscheidung nicht durchgeführt. Die Definitionsrichtung des Stranges durch Anfangs- und Endknoten bleibt hier ebenso unberücksichtigt wie das Vorzeichen der Fließgeschwindigkeit. Dargestellt sind ausschließlich die Absolutbeträge der berechneten Fließgeschwindigkeit (alle Werte haben positives Vorzeichen). Die tatsächliche Fließrichtung kann aus dem Potenzialgefälle zwischen oberstrom- und unterstrom gelegenen Knoten abgelesen werden. Das Wasser fließt immer vom Knoten mit der höheren Potenzialhöhe zum Knoten mit der niedrigeren Potenzialhöhe (Ausnahme davon sind Pumpen).

Basis_v

 

Die berechneten Fließgeschwindigkeiten sind für die Einschätzung von Stagnations- oder Druckstoßgefahr von Bedeutung. Das Regelwerk sieht vor, dass Fließgeschwindigkeiten unter 0,005 m/s im Lastfall Durchschnittsverbrauch  (Stagnation) ebenso zu vermeiden sind wie Fließgeschwindigkeiten von über 2 m/s im Lastenfall Stundenspitze (hohe kinetische Energie, die bei raschen betrieblichen Änderungen wie Pumpenausfall, schnelles Schließen von Schiebern oder Hydranten zur Entstehung von Druckstößen führen kann).

Durchfluss [m3/h]

Der Durchfluss beschreibt das Wasservolumen, das während einer bestimmten Zeitspanne durch die Leitung fließt. Als Einheit wurde hier m3/h gewählt. In der folgenden Abbildung sind die Haupttransportleitungen mit den größten Durchflusswerten an der roten Farbe zu erkennen. Der Durchfluss ist analog zur Fließgeschwindigkeit eigentlich vorzeichenbehaftet. Für die Darstellung werden aber nur die Absolutbeträge verwendet. Die Fließrichtung lässt sich,  wie oben unter Fließgeschwindigkeit beschrieben, aus dem Potenzialgefälle ablesen.

 

Basis_qq

Reibungsdruckverlust [m]

Der Reibungsdruckverlust entspricht der Energiemenge, die dem System durch Umwandlung in Wärmeenergie infolge innerer Reibung der Strömung und Reibung mit der Rohrwand verlorengeht. Der Reibungsdruckverlust entspricht der Potenzialdifferenz zwischen Anfangs- und Endknoten und wird daher in [m] angegeben. Der Reibungsdruckverlust hat das gleiche Vorzeichen wie Durchfluss und Strömungsgeschwindigkeit. Angezeigt wird hier wieder der Einfachheit wegen der Absolutbetrag.

Basis_hh

 

Mittlerer Druck [m]

Bei dieser Auswahl wird das Rohr entsprechend des Mittelwerts der Druckhöhen am Anfangs- und Endknoten eingefärbt. Im Beispiel unten beträgt der Druck für das ausgewählte Rohr am oberstrom gelegenen Knoten 10,58 m, während der unterstrom gelegene Knoten eine Druckhöhe von 46,56 m aufweist. Der gemittelt Druck beträgt demnach für das Rohr rund 28 m.

 

Basis_P

 

 

Mittlere Potenzialhöhe [mNHN]

Die Ermittlung der mittleren Potenzialhöhe erfolgt analog zur Druckhöhe. Für das Beispielrohr ergibt sich ein gerundeter Wert von 616,0 m als Mittelwert von 616,45 m am oberstrom gelegenen Knoten und 616,26 am unterstrom gelegenen Knoten.

Basis_mH

 

Mittlere Entnahmemenge [m3/h]

 

Basis_mQ

Graphentyp

Bei Auswahl von Graphentyp werden die Rohrleitungen gemäß ihrer topologischen Zusammenhangseigenschaften eingefärbt. Drei unterschiedliche Gruppen von Rohren werden unterschieden

Rohre im "Wald" (grün): Verästelungsnetze

Rohre im vermaschten Teil (blau)

Brückenrohre, die veramschte Bereiche miteinander verbinden.  

Basis_Graph

 

Die topologische Betrachtung ist insbesondere hilfreich für die Beurteilung der Versorgungssicherheit. Während im blauen, vermaschten Teil der Ausfall einer Rohrleitung durch redundante Rohre kompensiert werden kann, ist beim Ausfall eines Rohres im Wald oder in einer Brücke immer ein Teil des Netzes von der Versorgung abgeschnitten. Besonders kritisch sind Ausfälle von Brücken, da in diesem Fall ein größerer vermaschter Teil von der Versorgung abgeschnitten ist.