Alfred Böge Technische Mechanik - PP99

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6 Fluidmechanik (Hydraulik)
Formelzeichen und Einheiten 1)
m kg Masse
p N/m 2 ¼ Pa, bar Druck
qm kg/s Massenstrom
qV m 3 /s Volumenstrom
Re 1 Reynolds’sche Zahl (Re-Zahl)
t s Zeit
V m 3 Volumen
w m/s Strömungsgeschwindigkeit
a 1 Durchflusszahl bei Blenden
z 1 Widerstandszahl eines einzelnen Hindernisses in Rohrleitungen
h 1 Wirkungsgrad
h Ns/m 2 ¼ kg/ms dynamische Viskosität
l 1 Widerstandszahl für Rohrleitung
m 1 Reibungszahl zwischen Kolben und Dichtung
m 1 Ausflusszahl
v m 2 /s kinematische Viskosität; v ¼ h=r
r kg/m 3 Dichte
j 1 Geschwindigkeitszahl
6.1 Statik der Flüssigkeiten (Hydrostatik)
6.1.1 Eigenschaften der Flüssigkeiten
Flüssigkeiten unterscheiden sich von festen Körpern
durch leichte Verschiebbarkeit der Teilchen.
Während bei festen Körpern vielfach erhebliche
Kräfte nötig sind, um ihre Form zu ändern, ist die
Formänderung einer Flüssigkeit ohne Krafteinwirkung
möglich, wenn nur hinreichend Zeit zur Verfügung
steht. Bei raschem Formwechsel ist auch
bei Flüssigkeiten ein Widerstand spürbar; er hat
seine Ursache in der „Zähigkeit“ (Viskosität) und
der Massenträgheit.
In Ruhezuständen oder bei sehr langsamen Bewegungen
darf der Widerstand gegen Formänderung
gleich null gesetzt werden.
Hinweis:
Fluid ist die übergeordnete Bezeichung für
Flüssigkeiten, Gase und Dämpfe. Das Wort
„Hydraulik“ kommt aus dem Griechischen:
hydro ¼ Wasser.
Im übertragenen Sinn spricht man von
„Hydraulik“ auch bei Verwendung anderer
Flüssigkeiten, wie z. B. Úl (Úlhydraulik).
Die Hydraulik behandelt alle Vorgänge, bei
denen Kräfte und Bewegungen durch eine
Flüssigkeit übertragen werden. Die Flüssigkeit
ist der Energieträger, z. B. im hydraulischen
Getriebe, bestehend aus den hydraulischen
Elementen Pumpe, Motor und
Leitung.
Der widerstandslosen Formänderung der Flüssigkeiten steht ihr großer Widerstand bei Volumenänderung
gegenüber. Beispielsweise wird es nicht gelingen, 1 Liter Wasser in ein Gefäß
von 1/2 Liter hineinzupressen. Ebensowenig ist es möglich, 1/2 Liter Wasser auf ein Volumen
von einem Liter auszudehnen. Erst bei sehr hohen Drücken ist eine kleine Volumenänderung
messbar, z. B. in Einspritzleitungen von Dieselmotoren. Wasser drückt sich bei einem Druck
von 1000 bar um ca. 5% zusammen. Stöße und Drücke werden daher in unvermindeter Stärke
übertragen, z. B. Wasserschläge in Rohrleitungen und Drücke in hydraulischen Pressen.
1) siehe Fußnote Seite 1