Designbeispiel: Durchfluss durch einen Feuerlöscher

Ein Feuerlöscher verwendet unter Druck stehendes Wasser, um einen starken Strahl durch eine Düse zu erzeugen.

Das Wasser im Inneren wird bei einem viel höheren Druck als die umgebende Atmosphäre gelagert und zwingt das Wasser zum Fließen, wenn der Feuerlöscher aktiviert wird.

Strömungsgleichungen werden angewendet, um zu bestimmen, wie schnell das Wasser aus der Düse austritt und wie viel im Laufe der Zeit ausgestoßen wird.

Der erste Schritt besteht darin, den Druckunterschied zwischen dem Inneren des Feuerlöschers und dem Druck außerhalb der Düse zu verstehen.

Diese Druckdifferenz treibt die Bewegung des Wassers an. Durch Anwendung der Bernoulli-Gleichung, die Druck und Geschwindigkeit in Beziehung setzt, wird die Geschwindigkeit des Wassers beim Austritt aus der Düse berechnet.

Der kleinere Düsendurchmesser bewirkt, dass das Wasser beim Austritt beschleunigt wird und den Druck in Geschwindigkeit umwandelt.

Nach Berechnung der Austrittsgeschwindigkeit wird die Durchflussmenge bestimmt. Die Durchflussmenge wird anhand der Durchgangsgleichung berechnet, die sicherstellt, dass die Wassermenge, die durch die Düse fließt, konstant ist.

Die Durchflussmenge wird berechnet, indem die Geschwindigkeit des Wassers mit der Querschnittsfläche der Düse multipliziert wird.