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Abzugs- und Verteilerleitungen

Aufgabenstellung

Die Aufgabe bestand darin, den für die Berechnung der Zuströmung in bzw. der Ausströmung aus gelochten Rohren notwendigen Beiwert in Abhängigkeit von den verschiedenen geometrischen und hydraulischen Einflußgrößen zu ermitteln. Die genaue Definition dieses Beiwertes erlaubt dann die Berechnung von Abzugs- und Verteilersystemen in der Abwasserbehandlung und Wasserversorgung. Wichtiges Ziel war das Erreichen von konstanten Abzugs- oder Verteilungsbedingungen bzw. der Festlegung von Grenzwerten zur Minimierung der Abweichungen.

Abzugsrohre im Rundbecken der KA Hildesheim

Abzugsrohre Rundbecken KläranlageHildesheim

Durchführung von Modellversuchen

Für den Wasserabzug an einem gelochten Druckrohr wurden die Zuflußbeiwerte ermittelt und insbesondere der Einfluß der Rohrgeschwindigkeit auf den Zuströmbeiwert bestimmt. Gleichzeitig wurde die gegenseitige Beeinflussung von nacheinander angeordneten Öffnungen untersucht. Für die Wasserverteilung mit Hilfe einer gelochten Rohrleitung wurden Öffnungen mit und ohne Stutzen, mit Prallteller und mit Korb untersucht. Es wurden Aussagen zur Größe des Ausströmbeiwertes und zur Ausströmrichtung getroffen. Für den gleichmässigen Wasserabzug wurde eine gelochte Rohrleitung im Freispiegelabfluss getestet.
Ausflußbeiwerte an einer gelochten Rohrleitung
Ausflussbeiwerte Rohrverteilung
Zuflußbeiwerte an einer gelochten Rohrleitung
Zuflussbeiwerte Rohrabzug

Freispiegelleitung für gleichmäßigen Wasserabzug

Wird ein Abzugsrohr horizontal unterhalb des Wasserspiegels eingebaut (Bild unten), dann erreicht man gleiche Abzugsbedingungen für jede Öffnung durch einen Freispiegelabfluß im Rohr. Mündet das Abzugsrohr frei aus, dann kann sich ein freier Wasserspiegel einstellen, wenn folgende Bedingung eingehalten wird:
 

Zusammenfassung

Rohrleitungen mit seitlicher Zu- oder Ausströmung werden für den Wasser- oder Schlammabzug, die Wasserverteilung oder -einleitung in Abwasserbehandlungs- und Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt. Ihre Dimensionierung erfolgte bisher aus Erfahrungen und Überschlagsrechnungen, da Beiwerte für eine exakte Berechnung fehlten. Aktuelle Messergebnisse aus Untersuchungen am Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU Dresden erlauben eine genaue Dimensionierung dieser Systeme. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß ein gleichmäßiger Abzug und eine gleichmäßige Verteilung mit konstantem Lochabstand und -durchmesser theoretisch nicht möglich ist. Für die praktische Anwendung kann unter Einhaltung bestimmter Bedingungen eine annähernde Gleichverteilung erreicht werden. Dazu zählen z.B. die Begrenzung der Rohrgeschwindigkeit und die Begrenzung der Anzahl bzw. der Größe der Öffnungen in der Rohrleitung. Ein gleichmäßiger Wasserabzug kann mit gestaffelten Öffnungsabständen bzw. Öffnungsflächen erreicht werden, erfordert aber eine genaue Dimensionierung bei bekannten hydraulischen Kennwerten. Durch den Einsatz von gelochten Freispiegelleitungen wird die Gleichverteilung der Abzugsmenge garantiert. Für den Rohraustritt wurde erkannt, daß die Richtung des Austrittsstrahles ein wichtiger Faktor für die Strömungsberuhigung ist und diese z.B. durch Anordnung von Stutzen verändert werden kann.

Literaturhinweise

Programm zur Berechnung von Abzugssystemen (Demoversion!)!
 
Dresden, den 01.12.2000