2.11.2 Überdruck pü Als Überdruck wird der Druck über dem jeweils herrschenden Luftdruck bezeichnet. Unterdrücke und Überdrücke beziehen sich auf einen Bezugsdruck p0, bei dem es sich meist um den atmosphärischen Druck handelt. Der Überdruck wird mit dem Manometer gemessen und kann nur in geschlossenen Systemen und in der Tiefe von Medien herrschen. 2.11.3 Luftdruck pb Der Luftdruck wird mit dem Barometer gemessen. Der Luftdruck ist der Gewichtsdruck der Luft. Infolge des Wettergeschehens in den erdnahen Luftschichten schwanken Temperatur, Druck und Dichte der Luft. Die barometrische Höhenmessung beruht auf der Abnahme des Luftdruckes mit der Höhe. Der Luftdruck sinkt mit zunehmender Höhe: • je 100 m Höhenunterschied um ca. 10 mbar • normaler Luftdruck auf Meereshöhe pb = 1,013 bar = 1013 mbar, etwa 1 bar. Torricelli hat durch seinen Versuch nachgewiesen, dass der Luftdruck einer 760 mm hohen Quecksilbersäule (= 10,33 mWs), in der ein Vakuum herrscht, das Gleichgewicht hält. Der Luftdruck ist in der Installationstechnik insofern von Bedeutung, als er den Siedepunkt von Medien verändert. Wird der Luftdruck von z. B. 1000 mbar auf 700 mbar gesenkt, so verschiebt sich der Siedepunkt des Wassers von 100 °C auf 90 °C. Dies kann sich wiederum auf die Saughöhe von Pumpen sowie auf die maximale Betriebstemperatur von Flüssigkeiten auswirken. Beispiele 1. Eine Oberwasserpumpe soll in 2000 m Seehöhe montiert werden. Laut Firmenangaben beträgt die praktische Saughöhe der Pumpe bis zu einer Meereshöhe von 200 m, 7,20 m. Wie groß ist die praktische Saughöhe? Der natürliche Luftdruck beträgt in 2000 m 8,13 m theoretische Saughöhe. Daraus ergibt sich die Verminderung der theoretischen Saughöhe: Luftdruck auf 200 m 10,09 m – 8,13 m = 1,96 m Die tatsächliche praktische Saughöhe in 2000 m beträgt: 7,20 - 1,96 = 5,24 m 2. In einem Wochenendhaus, das in einer Höhe von 2500 m über dem Meeresspiegel liegt, soll eine offene Warmwasserheizung montiert werden. Wie hoch darf die maximale Vorlauftemperatur unter Berücksichtigung einer 12 K Sicherheitsspanne bei der Berechnung gewählt werden? Der natürliche Luftdruck beträgt in 2500 Höhe 749 mbar, wobei die Siedetemperatur des Wassers 91,8 °C beträgt. Die Vorlauftemperatur kann demnach mit 80 °C gewählt werden. 7 GRUNDLAGEN Physikalische Grundlagen Druck Abb. 1: Hydrostatischer Druck Abb. 2: Hydrostatischer Druck und Überdruck im geschlossenen Behälter Abb. 3: Quecksilber- und Wassersäule infolge des Luftdruckes pb = h . ρ . g pb = 0,76 . 13590 . 9,81 = 101321 Pa = 1,013 bar = 1013 mbar pb = h . ρ . g pb = 10,33 . 1000 . 9,81 = 101337 Pa = 1,013 bar = 1013 mbar Barometer barometer Betriebstemperatur operating temperature Bezugsdruck reference pressure Flüssigkeitshöhe liquid height (or: level) geschlossenes System closed system Gewichtsdruck pressure of weight; weight pressure Gleichgewicht balance; equilibrium herrschender Luftdruck prevailing air pressure Luftschicht layer of air Saughöhe einer Pumpe suction head (or: level) of a pump Siedepunkt boiling point Unterdruck negative pressure Versuch experiment Wettergeschehen weather conditions MUSTER
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