Reibung in Schlauchleitungen erhöht den Druckwiderstand in einer Pumpstrecke.
Je höher der Druckverlust durch Reibung, desto weniger Durchflussmenge kann bei gleichem Pumpendruck gefördert werden.
In der Bernoulli-Gleichung erscheint Reibung als zusätzlicher Verlustterm: Die Summe der Druckanteile ist in einer realen Leitung nicht mehr konstant, sondern nimmt entlang der Strömungsrichtung ab.
Die Reibungsverluste lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Rohrreibung und Einzelverluste.
Rohrreibung
Rohrreibung entsteht kontinuierlich entlang der gesamten Leitungslänge durch die Wechselwirkung zwischen dem strömenden Medium und der Leitungswand.
Die Einflussfaktoren im Überblick:
Rohrreibungszahl — abhängig vom Leitungsmaterial und der Wandrauigkeit
Dichte des Fördermediums — beeinflusst durch Temperatur und Verschmutzungsgrad
Leitungsdurchmesser — größerer Durchmesser bedeutet weniger Reibung
Leitungslänge — je länger die Leitung, desto höher die Reibungsverluste
Strömungsgeschwindigkeit — geht quadratisch in die Reibung ein
Der quadratische Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit ist der wichtigste Hebel in der Praxis:
Die Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst nicht nur den Betrag der Reibung, sondern auch deren Art.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten fließt das Wasser laminar — in geordneten Schichten mit geringer Reibung.
Ab einer bestimmten Geschwindigkeit kippt die Strömung in den turbulenten Bereich: Wirbel entstehen, die Reibung steigt stark an. In THW-Schlauchleitungen ist die Strömung bei typischen Fördermengen fast immer turbulent.
Laminare (oben) und turbulente (unten) Strömung — Quelle: tec-science
Einzelverluste
Einzelverluste entstehen punktuell an Stellen, die die Strömung stören oder umlenken — unabhängig von der Leitungslänge.
Formteile — Bögen, Schieber und Verteiler erzeugen Verwirbelungen
Knicke und Drall — verkleinern den effektiven Durchmesser und erzwingen Richtungsänderungen
Jedes dieser Elemente addiert sich zu den Rohrreibungsverlusten. Bei langen Leitungen dominiert die Rohrreibung; bei kurzen, stark verwinkelten Aufbauten können Einzelverluste den größeren Anteil ausmachen.
Maßnahmen
Praxis-Tipp
Um Reibungsverluste in Schlauchleitungen möglichst gering zu halten:
Leitungen kurz halten — je kürzer die Leitung, desto weniger Rohrreibung
Große Schlauchdurchmesser verwenden — reduziert die Strömungsgeschwindigkeit
Mehrere Leitungen parallel legen — halbiert die Geschwindigkeit pro Leitung und viertelt die Reibung
Knicke vermeiden — jeder Knick verkleinert den effektiven Durchmesser
