Rohrströmungsrechner

Der rohrstroemungsrechner zeigt Ihnen, wie sich eine Flüssigkeit in einem kreisförmigen Rohr verhält. Geben Sie Rohrgröße, Länge, Material und Flüssigkeit sowie entweder eine Durchflussrate oder einen Druckabfall ein — das Tool liefert die Geschwindigkeit, Reynolds-Zahl, den Reibungsfaktor, den Druckverlust (Head Loss) und den Druckabfall. Dabei laufen die Gleichungen nach Hazen-Williams und Darcy-Weisbach + Colebrook-White parallel, damit Sie vergleichen können. Eine Live-Animation zeigt, ob Ihre Strömung laminar, im Übergang oder turbulent ist.

Was dieser Rechner berechnet

Die zwei Gleichungen

Darcy-Weisbach ist die universelle Rohrströmungsgleichung. Sie funktioniert für jede Flüssigkeit und jedes Gas in jedem Regime und ist der Goldstandard in der Ingenieurplanung:

\( h_f = f \cdot \dfrac{L}{D} \cdot \dfrac{V^2}{2g} \)

Der Reibungsfaktor \(f\) hängt von der Reynolds-Zahl und der relativen Rauheit ab. Wir verwenden die explizite Swamee-Jain-Form der Colebrook-White-Gleichung für turbulente Strömungen und \(f = 64 / Re\) für laminare Strömungen.

Hazen-Williams ist eine empirische Formel, die nur für Wasser in der Nähe der Raumtemperatur bei turbulenter Strömung gilt. Sie verwendet einen einzigen Rauheitskoeffizienten C:

\( h_f = \dfrac{10.67 \cdot L \cdot Q^{1.852}}{C^{1.852} \cdot D^{4.87}} \) (SI-Einheiten)

Sie ist schneller zu berechnen und genau genug für Wasserversorgungsleitungen, Löschwasserleitungen und Bewässerung, kann aber außerhalb ihres Einsatzbereichs 5–25 % von Darcy-Weisbach abweichen.

Referenzwerte für Rohrmaterial-Rauheit

Empfohlene Geschwindigkeiten nach Anwendung

So verwenden Sie diesen Rechner

1. Wählen Sie Ihr Einheitensystem — Imperial für US-Installation/Tiefbau, Metrisch für den Rest der Welt.
2. Wählen Sie die Zielvariable — Druckabfall aus einem bekannten Durchfluss oder Durchfluss / Geschwindigkeit aus einem bekannten Druckabfall. Die relevanten Eingabefelder erscheinen automatisch.
3. Geben Sie das Rohr ein — tatsächlicher Innendurchmesser, Länge und Material. Das Material legt sowohl das Hazen-Williams-C als auch die absolute Rauheit für Darcy-Weisbach fest.
4. Geben Sie die Flüssigkeit ein — Wasser bei der nächsten Temperatur oder eine andere Voreinstellung (Meerwasser, Diesel, Öl, Glycerin, Milch) oder geben Sie Dichte und Viskosität selbst ein.
5. Wählen Sie die Gleichung — lassen Sie "Auto" stehen, um beide Methoden im Vergleich zu sehen, oder wählen Sie eine einzelne Gleichung, wenn Ihre Vorschriften dies verlangen.
6. Drücken Sie Berechnen — die Hauptzahl ist Ihre Antwort; das Seitenpanel zeigt Geschwindigkeit, Reynolds-Zahl, Reibungsfaktor und Druckverlust; die Vergleichstabelle zeigt beide Methoden; die animierte Visualisierung zeigt, ob Sie sich in laminarer, Übergangs- oder turbulenter Strömung befinden.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist der Unterschied zwischen Hazen-Williams und Darcy-Weisbach?

Darcy-Weisbach ist die universelle Rohrströmungsgleichung. Ihr Reibungsfaktor f hängt von der Reynolds-Zahl und der relativen Rauheit ab und sie funktioniert für jede Flüssigkeit oder jedes Gas in jedem Regime. Hazen-Williams ist eine empirische Formel, die nur für Wasser in der Nähe von Raumtemperatur bei turbulenter Strömung gilt und einen einzigen Rauheitskoeffizienten C verwendet. Sie ist schnell, kann aber außerhalb ihres Einsatzbereichs 5–25 % vom Darcy-Weisbach-Ergebnis abweichen — verwenden Sie Darcy-Weisbach für die Konstruktion und Hazen-Williams für schnelle Prüfungen nur bei Wasser.

Was ist die Reynolds-Zahl und warum ist sie wichtig?

Die Reynolds-Zahl Re entspricht der Geschwindigkeit mal Durchmesser geteilt durch die kinematische Viskosität. Sie gibt das Strömungsregime an: unter 2300 ist laminar (Viskosität dominiert, Reibung hängt nur von Re ab), über 4000 ist turbulent (Rauheit ist entscheidend) und zwischen 2300 und 4000 ist der Übergangsbereich instabil. Planer halten Wassersysteme meist fest in turbulenter Strömung, in der der Druckabfall vorhersagbar ist.

Wie wird der Druckabfall in den Druckverlust umgerechnet?

Druckverlust h_f und Druckabfall ΔP hängen über ΔP = ρ·g·h_f zusammen. So entspricht ein Fuß Wassersäule ≈ 0,433 psi und ein Meter Wassersäule ≈ 9,81 kPa. Der Rechner rechnet beide Wege automatisch um, sobald Sie die Flüssigkeit gewählt haben.

Welche Rauheit sollte ich für Gusseisen verwenden?

Neues asphaltiertes Gusseisen liegt bei ca. 0,12 mm mit C 130; einfaches neues Gusseisen bei ca. 0,26 mm mit C 110; altes verkrustetes Gusseisen kann 1,5 mm oder mehr erreichen bei C-Werten von nur 90. Wählen Sie den Wert, der dem tatsächlichen Zustand entspricht, da Ablagerungen und Korrosion die Rauheit mit der Zeit erhöhen.

Enthält der Rechner Armaturen und Ventile?

Nein. Dieser Rechner deckt nur die Reibung entlang gerader Rohre ab. Um Armaturen, Ventile, Erweiterungen und Einlässe einzubeziehen, addieren Sie deren Ersatzlängen zur Rohrlänge hinzu oder berechnen Sie den Einzelverlust separat als K·V²/(2g) und addieren Sie ihn zum Ergebnis.

Was ist eine typische Höchstgeschwindigkeit für Wasser in Rohren?

Die Hauswasserinstallation zielt meist auf 0,6–2,1 m/s (2–7 ft/s) ab. Unter 0,3 m/s (1 ft/s) können sich Sedimente absetzen. Über 2,1 m/s (7 ft/s) werden Lärm und Erosion zu Problemen, besonders bei Kupfer und CPVC. Über 3,0 m/s (10 ft/s) steigt das Risiko von Wasserschlägen schnell an. Industrielles Kühlwasser und Hauptleitungen können höher liegen — prüfen Sie Ihre örtlichen Vorschriften.

Einschränkungen & Haftungsausschluss

Dieses Tool ist für die vorläufige Dimensionierung, Studien und Machbarkeitsprüfungen von einphasigen, inkompressiblen, stationären Strömungen in vollgefüllten geraden Rundrohren gedacht. Es ist nicht geeignet für kompressible Strömungen, Zweiphasenströmungen, teilgefüllte Rohre (verwenden Sie hierfür die Manning-Gleichung), pulsierende Strömungen, Schlämme oder nicht-Newtonsche Flüssigkeiten. Für die endgültige Planung befolgen Sie bitte Ihre geltenden Regelwerke — ASHRAE, AWWA, NFPA, ASME B31, ISO oder lassen Sie die Planung durch einen qualifizierten Ingenieur prüfen.