Luft in Rohrleitungen für Fluide

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Zusammenfassung

Der Transport von Wasser oder anderen Fluiden in Rohrleitungen kann durch eingeschlossene Luft stark beeinflusst werden. Beispielhaft kann man den Füllprozess einer neu gebauten Leitung nennen oder die Druckluftspülung bei Abwassertransportleitungen. Meist sind es allerdings kleine Luftmengen, wie z. B. einzelne Luftblasen, die in die Rohrleitung gelangen und mit dem Wasser oder dem Fluid transportiert werden. Diese gemeinsame Bewegung innerhalb der Rohrleitung unterliegt dem Einfluss der Gravitation und sie ist abhängig von der Geschwindigkeit sowie der Turbulenz der Strömung. Die eingeschlossene Luft beeinflusst nicht nur die Bewegung der Fluide, auch Druckschwankungen und Druckstöße verändern wegen der Kompressibilität der Luft ihr Verhalten. Dieser Abschnitt soll einen kurzen Überblick über das Thema Luft in Leitungen geben, auf mögliche Probleme hinweisen und Lösungsmöglichkeiten aufzeigen. Schwerpunkt bilden dabei die nicht gewünschten aber oft vorhandenen Luftblasen in Rohrleitungen, die durch Pumpen, an undichten Stellen, durch Belüftungsarmaturen, durch Ausgasung oder durch biologische und chemische Reaktionen in Leitungen gelangen. Sie sammeln sich an Hochpunkten der Leitung oder werden mit der Strömung transportiert. Größere Ansammlungen von Luft stellen einen Strömungswiderstand dar und können im Extremfall zum Stillstand der Strömung führen. Bei größeren Geschwindigkeiten oder geringerer Neigung der Leitung werden diese Blasen mit der Strömung bewegt und dadurch selbstständig ausgetragen. Dieser Prozess wird als Selbstentlüftung bezeichnet. Durch an Hochpunkten angeordnete, automatisch arbeitende Be- und Entlüftungsventilen kann die Bildung von Luftblasen verhindert werden.

Schlüsselwörter

Luftblasen Lufttransport Wasser-Luft-Gemisch Selbstentlüftung Luftaustrag Be- und Entlüftung Lufteinschluss Hochpunkt Teilfüllung 

Literatur

  1. 1.
    Aigner, D.: Lufttransport in Rohrleitungen. Wasserbauliche Mittelungen, Heft 26, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik. Dresden 2003 (2003a). ISBN: 3–86005–376–0 (2003)Google Scholar
  2. 2.
    Aigner, D.: Hydraulische Bemessung von Freigefälledruckleitungen zum Abwassertransport. Freistaat Sachsen, Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie Dresden. Merkblatt Mai 2003 (2003)Google Scholar
  3. 3.
    Bollrich, G.: Technische Hydromechanik. Grundlagen. Bd. 1., 7. Aufl., Beuth-Verlag GmbH, Berlin/Wien/Zürich (2013)Google Scholar
  4. 4.
    Campbell, F.B., Guyton, B.: Air demand in gated outlet works. In: Proc. IAHR 1953, S. 529–533 (1953)Google Scholar
  5. 5.
    DVGW-Merkblatt W 403: Planungsregeln für Wasserleitungen und Wasserrohrnetze. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. Eschborn 1988–01 (1988)Google Scholar
  6. 6.
    DWA-A 116–3: Besondere Entwässerungsverfahren – Teil 3: Druckluftgespülte Abwassertransportleitungen. Arbeitsblatt. 1. Aufl. Beuth-Verlag GmbH, Berlin/Wien/Zürich (2013)Google Scholar
  7. 7.
    Escarameia, M.: Investigation hydraulic removal of air from water pipelines. Proc. Inst. Civil Eng. Water Manag. 160(WM1), 25–34 (2007)CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Falvey, T.H.: Air-Water Flow in Hydraulic structures. A Water Resources Technical Publication. Engineering and Research Center, Denver, Engineering Monograph No. 41 (1980)Google Scholar
  9. 9.
    Gandenberger, W.: Über die wirtschaftliche und betriebssichere Gestaltung von Fernwasserleitungen, GWF Wasser, Abwasser 1957 Nr. 4, S. 206 (1957)Google Scholar
  10. 10.
    Horlacher, H.B., Lüdecke, H.J.: Strömungsberechnung für Rohrsysteme. 3. Aufl. Expert Verlag, Renningen (2012)Google Scholar
  11. 11.
    Kalinske, A.A., et al.: Removal of air from pipelines by flowing water. Civil Eng. ASCE 13, 781 (1943)Google Scholar
  12. 12.
    Kent, J.C.: The Entrainment of Air by Water Flowing Through Circular Conduits with Downgrade Slope. University of California, Berkeley (1952)Google Scholar
  13. 13.
    Krug, R.: Berechnung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit langer Luftblasen und der Schwallströmung in horizontalen und mäßig geneigten Rohrleitungen, Hydraulik und Gewässerkunde – Mitteilungen der TU München Nr. 49 (1988)Google Scholar
  14. 14.
    Lauchlan, C.S., Escarameia, M., May, R.W.P., Burrows, R., Gahan, C.: Air in Pipelines. A literature review. Report SR 649, April 2005, HR Wallingford (2005)Google Scholar
  15. 15.
    Mosvell, G.: Luft I utslippsledninger (Air in outfalls). Norwegian Water Institute (NIVA), Oslo (1976)Google Scholar
  16. 16.
    Pothof, I.M.W.: Co-current air-water flow in downward sloping pipes – transport of capacity reducing gas pockets in wastewater mains. Dissertation Technische Universität Delft (2011). ISBN 978–90–8957–018–5 (2011)Google Scholar
  17. 17.
    Rouhani, S.Z., Sohal, M.S.: Two-phase flow pattern: a review of research results. Progress Nucl. Energy 11(3), 219–259 (1983)CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Volkart, P.: Hydraulische Bemessung steiler Kanalisationsleitungen unter Berücksichtigung der Luftaufnahme. Mitt. Nr. 30 der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie. ETH Zürich (1978)Google Scholar
  19. 19.
    Walther, G., Günthert, F.W.: Neue Untersuchungen zur Selbstentlüftungsgeschwindigkeit in Trinkwasserleitungen. gwf Wasser-Abwasser 139(8), 475–481 (1998). www.bauv.unibw-muenchen.de
  20. 20.
    Wisner, P.E., et al.: Removal of air from water lines by hydraulic means. J. Hydraulic Div. Proc. ASCE 101(HY2), 243–257 (1975)Google Scholar
  21. 21.
    Zukoski, E.E.: Influence of viscosity, surface tension and inclination angle on motion of long bubbles in closed tubes. J. Fluid Mech. 25, 821 (1966)CrossRefGoogle Scholar

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Authors and Affiliations

  1. 1.Institut für Wasserbau und Technische HydromechanikTechnische Universität DresdenDresdenDeutschland

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