Stationäre Strömung
Stationäre Strömung: die Geschwindigkeit eines Fluidteilchens ändert sich mit dem Ort.
Im Bereich stationäre Strömung werden insbesondere Kenntnisse zur Ermittlung von Strömungsverlauf, Druck- und Geschwindigkeitsverteilung vermittelt.
Messung von laminarer und turbulenter Strömung
Lerninhalte/Übungen
- Darstellung des Strömungsprofils
- Bestimmung einer lokalen und der gemittelten Strömungsgeschwindigkeit
- Einfluss der Reynolds-Zahl auf das Strömungsprofil
- Unterschiede von laminarer und turbulenter Strömungsausbildung erkennen
- Rohrreibung / Schubspannung
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Bahnkurve des Wasserstrahls und Ausflusskoeffizienten bei verschiedenen Austrittskonturen bestimmen
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss des Füllstands im Behälter auf die Austrittsgeschwindigkeit untersuchen
- Anwenden der Bernoulli-Gleichung
- Vergleich von realer und theoretischer Austrittgeschwindigkeit
- Einsätze für den Ablauf mit unterschiedlichen Durchmessern und Einlaufkonturen untersuchen, Druckverlustbeiwert bestimmen
- Einfluss der Austrittsgeschwindigkeit und des Druckverlustbeiwertes auf die Bahnkurve des Wasserstrahls untersuchen
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Rohrströmung und Strömung in offenen Gerinnen; transparenter Aufbau erlaubt Beobachtung der Strömungsvorgänge
Lerninhalte/Übungen
- Grundlagen der Rohrströmung und Strömung in offenen Gerinnen
- Differenzdruckmessung an Blende, Venturidüse, Rohrbögen und Rohrwinkeln, Verengung und Erweiterung
- Untersuchung von Wehreinbauten in einem offenen Gerinne
- zusammen mit dem Leistungsmessgerät HM 240.02
- Aufnahme einer Pumpenkennlinie
Aufnahme der Gebläsekennlinie
Lerninhalte/Übungen
- Gebläsekennlinie aufnehmen
- zusammen mit dem Leistungsmessgerät HM 240.02
- Gebläsewirkungsgrad bestimmen
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- Gebläsewirkungsgrad bestimmen
elektrische Leistungsaufnahme eines Verbrauchers
Lerninhalte/Übungen
- Leistungsaufnahme eines Gebläses messen
- Leistungsaufnahme einer Pumpe messen
- Bestimmung der jeweiligen Kennlinie
Messung der Geschwindigkeitsverteilung im Saugrohr von HM 240
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit HM 240
- Messungen des Gesamtdruckes und des statischen Drucks im Saugrohr von HM 240
- Druckverteilung über den Querschnitt aufnehmen
- Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt bestimmen
- zusammen mit HM 240.04
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quer angeströmter Zylinder; zusammen mit HM 240.03 Vermessung des Nachlaufs
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit HM 240
- Messungen der Druckverteilung um einen quer angeströmten Zylinder
- zusammen mit Gesamtdrucksonde HM 240.03
- Messungen des Gesamtdruckes im Nachlauf eines Zylinders
- Widerstandsbeiwert aus der Druckverteilung im Nachlauf eines Zylinders ermitteln
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Messung der Druckverluste in geraden Rohrstrecken, in einem 90° Bogen und in einem 90° Winkel
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit HM 240
- Messung der Druckverluste in
- geraden Rohrstrecken
- einem 90° Rohrbogen
- einem 90° Rohrwinkel
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erzwungene Konvektion am Heizelement
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit HM 240
- Aufnahme einer Abkühlkurve
- Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten aus der Abkühlkurve
Ermittlung von Druckverlusten und Geschwindigkeitsprofilen; verschiedene Messobjekte
Lerninhalte/Übungen
- Versuche aus dem Bereich stationäre, inkompressible Strömungen mittels der verschiedenen Messobjekte:
- Berechnung des Volumenstroms und der Strömungsgeschwindigkeit
- Aufnahme der unterschiedlichen Geschwindigkeitsprofile sowohl im Freistrahl als auch im Rohrleitungsquerschnitt
- Darstellung des Druckverlustes in der Anlagenkennlinie
- Darstellung des Druckverlustes bei unterschiedlichen Rohrleitungselementen
Überprüfung der Kontinuitätsgleichung und des Bernoulli-Gesetzes; Darstellung des Druckverlaufs
Lerninhalte/Übungen
- Überprüfung der Kontinuitätsgleichung und des Bernoulli-Gesetzes
- Ermittlung des dynamischen Drucks
- Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit
- Darstellung des Druckverlaufes in Abhängigkeit der Querschnittsfläche
Geschwindigkeitsverteilung und Grenzschichtdicke innerhalb der Grenzschicht einer ebenen längs angeströmten Platte; Pitotrohr vertikal verschiebbar
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der Grenzschicht an einer ebenen Platte
- Darstellung der Geschwindigkeitsprofile
für Versuche aus den Bereichen Umströmung von Körpern und stationäre inkompressible Strömung
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit entsprechendem Zubehör: Versuche aus dem Bereich Umströmung von Körpern
- Geschwindigkeitsmessung von Strömungen mit Pitotrohr
- Grenzschichtuntersuchung an einer längs angeströmte Platte
- Strömungswiderstände von Körpern
- Demonstration des Coanda-Effekts
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statische Drücke und Gesamtdruckverteilung entlang der Venturidüse
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der Kontinuitätsgleichung und des Bernoulli-Gesetzes
- Ermittlung des dynamischen Drucks aus den Messdaten über das Gesetz von Bernoulli
- Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit aus den Messdaten mittels der Bernoullischen Gleichung
- Druck- und Geschwindigkeitsverteilung
Ermittlung des statischen Drucks an 29 Druckmesspunkten
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung des Druckverlaufs an einem 90°-Rohrkrümmer
- Ermittlung des statischen Drucks an 29 Druckmesspunkten
- Darstellung der Druckverteilung
Untersuchung der Strömung aus Düsen
Lerninhalte/Übungen
- Aufnahme des Druckverlaufs beim Austritt einer Parallelströmung in ruhende Umgebung
- Darstellung der Geschwindigkeitsprofile
Bestimmung der kritischen Reynolds-Zahl
Lerninhalte/Übungen
- Messungen des Druckverlustes bei laminarer Strömung
- Messungen des Druckverlustes bei turbulenter Strömung
- kritische Reynolds-Zahl bestimmen
- Rohrreibungszahl ermitteln
- reale Rohrreibungszahl mit der theoretischen Rohrreibungszahl vergleichen
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Bei Gasen unterscheidet man die Strömung mit konstantem Volumen (inkompressibel) und die mit Änderung des Volumens (kompressibel). Bei größeren Druck- und Temperaturänderungen des gasförmigen Fluids dürfen die gesetzmäßigen Zusammenhänge zwischen Druck, Temperatur und Volumen nicht mehr vernachlässigt werden. Diese Strömung wird als kompressibel bezeichnet.
subsonische und sonische Durchströmung von verschiedenen Messobjekten
Lerninhalte/Übungen
- Druckverluste in Rohren und im Rohrbogen
- Strömung in konvergenten/divergenten Düsen
- Schallgeschwindigkeit in Luft bestimmen
- Berechnungsmethoden für inkompressible und kompressible Strömung vergleichen
- komplette Kontinuitätsgleichung anwenden
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Schlierenoptik zur Visualisierung von Machlinien und Verdichtungsstößen an Widerstandskörpern; austauschbare Wände in der Messstrecke erzeugen Geschwindigkeiten bis Mach 1,8
Lerninhalte/Übungen
- Druckverläufe in Überschalldüsen (Lavaldüse)
- Druckverläufe und -verluste bei Kanalströmungen mit Mach >1
- Verdichtungsstöße bei Widerstandskörpern mit der Schlierenoptik beobachten
- Bestimmung der Mach-Zahl aus dem Winkel der Stoßwellen
- Vergleich von Theorie und Experiment
Messung der Aufprall- bzw. Schubkraft zur Bestimmung der Austrittsgeschwindigkeit und des Wirkungsgrads
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung des kritischen Druckverhältnisses
- Demonstration des “Choking-Effekts”
- Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit im engsten Querschnitt
- Messung der Reaktions-, bzw. Aktionskraft des strömenden Fluids
- Düsenwirkungsgrad über Schubkraft bestimmen
Messung der Druckverläufe in einer konvergenten Düse und in Lavaldüsen
Lerninhalte/Übungen
- Druckverlauf in
- Lavaldüsen
- konvergenten Düsen
- Zusammenhang zwischen Eintrittsdruck und Massenstrom bzw. Austrittsdruck und Massenstrom
- Einfluss des Entspannungsprozesses in der Düse auf die Temperatur
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Rohrleitungssysteme dienen im Allgemeinen dem Transport von Fluiden. Beim Durchströmen einer Rohrleitung nimmt infolge von Reibung die Druckenergie des Fluids ab und die innere Energie des Fluids nimmt zu.
Widerstände und Verluste bei laminarer und turbulenter Rohrströmung
Lerninhalte/Übungen
- Druckverluste bei laminarer und turbulenter Rohrströmung
- Ermittlung der Rohrreibungszahl bei verschiedenen Rohrmaterialien und -durchmessern (Darcy-Weisbach-Gleichung)
- Druckverlust in einem oder mehreren Rohrwinkeln
- Untersuchung der Strahlkraft
- Funktion einer Messblende
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Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf den Druckverlust, didaktisch aufeinander aufbauende Rohrstrecken
Lerninhalte/Übungen
- Druckverluste in Rohren, Rohrformstücken und Rohrleitungselementen
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf den Druckverlust
- Anwendung der Gleichung von Bernoulli
- Bestimmung von Widerstandsbeiwerten
- Öffnungskennlinien von Ventil und Kugelhahn
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Rohrreibung bei laminarer / turbulenter Strömung, Reynolds-Zahl und Rohrreibungszahl
Lerninhalte/Übungen
- Verwendung der Reynolds-Zahl bei Rohrströmung
- kritische Reynolds-Zahl bestimmen
- Berechnung der Reynolds- und Rohrreibungszahl aus Messdaten
- Vergleich von theoretischen Werten mit den Messwerten
- Einfluss der Temperatur untersuchen
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Reibungsverluste im Einlauf sowie bei unterschiedlichen Rohrgeometrien und Oberflächenrauigkeiten
Lerninhalte/Übungen
- Ausbildung der Strömung entlang der Einlaufstrecke
- Unterschied zwischen hydraulisch glatten und rauen Rohren
- Unterschied zwischen rundem Rohr und Rechteckquerschnitt
- Unterscheiden von laminarer und turbulenter Strömung
- Druckverlust bei laminarer/turbulenter Strömung bestimmen
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Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf den Druckverlust
Lerninhalte/Übungen
- Druckverluste an Rohren, Rohrformstücken und Armaturen untersuchen
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit auf den Druckverlust
- Bestimmung von Widerstandsbeiwerten
- Öffnungskennlinien und KVS-Werte von Schrägsitzventil und Absperrschieber
- verschiedene Wirkdruckgeber zur Durchflussbestimmung kennenlernen:
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Druckverluste in verschiedenen Rohrformstücken und im Kugelhahn
Lerninhalte/Übungen
- Druckverlust und Verlustbeiwerte bestimmen an
- Segmentbogen, Rohrbogen und Rohrwinkel
- Verengung und Erweiterung
- Kugelhahn
- Rohrleitungskennlinie aufnehmen
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Druckverluste an verschiedenen Rohrleitungselementen und Rohrnetzen; Parallel- und Reihenschaltung von Rohrstrecken
Lerninhalte/Übungen
- Kalibrierkurve für einzelne Rohrstrecken aufnehmen: Druckverlust über Durchfluss
- Parallelschaltungen von Rohrstrecken
- Reihenschaltungen von Rohrstrecken
- kombinierte Reihen- und Parallelschaltung
- Untersuchung einer Ringleitung
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austauschbare Messobjekte und verschiedene Rohrstrecken
Lerninhalte/Übungen
- Durchfluss- und Druckmessverfahren
- Funktion von Düse, Blende, Venturidüse
- Verluste durch Rohrbögen und -winkel, Querschnittsänderungen und Absperrarmaturen
- Bestimmung von Rohrreibungszahlen und Widerstandsbeiwerten
- Öffnungskennlinien bei Absperrarmaturen
Einfluss von Rohrdurchmesser, Material und Oberflächenrauigkeit, Strömungsgeschwindigkeit
Lerninhalte/Übungen
- unterschiedliche Verfahren der Differenzdruckmessungen
- Einfluss von Rohrdurchmessern, unterschiedlicher Materialien und Oberflächenrauigkeiten
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit
- Druckverluste in Rohrbogen, Rohrwinkel und Segmentbogen
- Druckverluste bei Querschnittsänderungen
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Widerstände und Verluste bei turbulenter Rohrströmung, lange Messstrecken mit mehreren Druckmesspunkten
Lerninhalte/Übungen
- Grundlagen der Durchflussmessung
- Grundlagen der Druckmessung
- Ermittlung der Rohrreibungszahl bei verschiedenen Rohrmaterialien und -durchmessern
- Widerstandsbeiwerte von Rohrbögen, Erweiterungen und Verengungen
- Druckverluste und Öffnungskennlinien an Armaturen
Untersuchungen an Kreiselpumpen, Stellventilen, Rohrleitungen und Armaturen; großer Maßstab, industrielle Komponenten und hochwertige Messtechnik liefern realitätsnahe Messergebnisse.
Lerninhalte/Übungen
- Versuche an Pumpen, Armaturen und Rohrstrecken
- Betriebsverhalten von Kreiselpumpen in Einzel- und Parallelbetrieb
- Messung des NPSH-Wertes von Pumpen
- Druckverluste an Rohrleitungen unterschiedlicher Rauigkeit
- Druckverluste an Rohrformstücken
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Messung der Druckdifferenz an vier gleich langen Rohrstrecken aus verschiedenen Materialien
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der Druckverluste durchströmter Rohre
- Messung der Druckdifferenz an verschiedenen Rohrstrecken
- Einfluss verschiedener Rohrdurchmesser
- Einfluss unterschiedlicher Materialien und Oberflächenrauigkeiten
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit
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Untersuchung des Druckverlustes an Rohrleitungselementen mit unterschiedlichen Rohrumlenkungen und Materialien
Lerninhalte/Übungen
- Durchflussmessung
- Differenzdruckmessung
- Einfluss von Material und Oberflächenrauigkeit
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit
- Einfluss der Rohrumlenkungen
Bestimmung der Druckverluste in einer offenen Rohrstrecke
Lerninhalte/Übungen
- hydrostatischer Druck
- Fließdruck
- Druckverlust
- Darstellung von Druckverläufen
Druckverluste an Standardarmaturen: Kugelhahn, Schrägsitzventil, Durchgangsventil gerade, Absperrschieber
Lerninhalte/Übungen
- Druckverluste an Armaturen
- Messen der Druckdifferenz
- Einfluss der Ventildurchgangsform auf den Druckverlust
- Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit
- Ermittlung von Widerstandsbeiwerten
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Visualisierung von Druckverlusten an Verengungen, Rohrwinkeln, Rohrbögen, Armaturen und Rohrelementen
Lerninhalte/Übungen
- Druckverlauf in einem geschlossenen Rohrleitungssystem mit Umwälzpumpe
- Einfluss von Rohrdurchmesser, Strömungsgeschwindigkeit, Querschnittsänderungen und Rohreinbauten auf die Druckverluste
- Bestimmung von Pumpenkennlinien, Anlagenkennlinien und des Betriebspunktes
Besondere Betonung der technischen Fragestellungen:
- Bauformen
- Ventilkennlinien
- Kvs-Werte
Aufbau und Funktionsweise von Regelventilen; Bestimmung des Kv-Wertes
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit den Regelventilen RT 390.01 -RT 390.06
- Demonstration und Überprüfung der Funktion von Regelventilen
- Bestimmung von Kv-Werten und Kvs-Werten
- Aufnahme von Ventilkennlinien
- dynamisches Verhalten von Regelventilen: Aufnahme von Sprungantworten
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Aufnahme der Kennlinien von industriellen Armaturen und einer Kreiselpumpe
Lerninhalte/Übungen
- Kennlinien einer Kreiselpumpe
- Betriebsverhalten und Funktion von
- Kugelhahn
- Absperrklappe
- Absperrventil
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In der Strömung von Flüssigkeiten können durch Strömungsvorgänge örtlich Drücke auftreten, die kleiner als der entsprechende Dampfdruck der Flüssigkeit sind. Hierbei verdampft die Flüssigkeit und es entstehen Dampfblasen. Bei Wiederanstieg des Drucks implodieren die Dampfblasen.
Visualisierung von Kavitationserscheinungen in transparenter Pumpe; Einfluss von Drehzahl, Eintrittsdruck, Förderstrom und Temperatur auf die Kavitation
Lerninhalte/Übungen
- Entstehung von Kavitation
- Kavitationserscheinung beobachten
- Einfluss von Drehzahl, Eintrittsdruck, Förderstrom und Temperatur auf die Kavitation
Visualisierung der Dampfblasenbildung einer Venturidüse
Lerninhalte/Übungen
- Funktion einer Venturidüse
- Druck in Abhängigkeit des Durchflusses
- Kavitationsvorgänge bei unterschiedlichen Durchflüssen und Drücken
In der Gerinneströmung geht es u.a. um die Regulierung von Flüssen mit dem Zweck der Schiffbarkeit, um das Aufstauen von Seen zur Energiegewinnung und /oder Speicherung von Trinkwasser und um den Schutz vor Hochwasser.
Strömungsvorgänge an verschiedenen Kontrollbauwerken; Verluste an Eintritt und Austritt
Lerninhalte/Übungen
- offenes Gerinne
- Strömung über Kontrollbauwerke: breitkroniges Wehr, schmalkroniges Wehr, rundkroniges Wehr mit schanzenförmigem Wehrauslauf, Sohlschwelle
- Ausfluss unter einem Schütz
- Wechselsprung
- geschlossenes Gerinne
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Versuchsstrecke mit Längen von 2,5m oder 5m lieferbar, geschlossener Wasserkreislauf, Neigungsverstellung
Lerninhalte/Übungen
- gleichförmiger und ungleichförmiger Abfluss
- Fließformeln
- Fließwechsel (Wechselsprung)
- zusammen mit als Zubehör erhältlichen Modellen
- Strömung über Kontrollbauwerke: Wehre (scharfkantig, breitkronig, rundkronig)
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- Strömung über Kontrollbauwerke: Wehre (scharfkantig, breitkronig, rundkronig)
Umströmung verschiedener Widerstandskörper und Anströmung von Wehren
Lerninhalte/Übungen
- Energiehöhen des Wassers beim Durchströmen eines Gerinnes mit verschiedenen Einbauten
- Untersuchung des Wechselsprungs
- Venturi-Durchflussmessung
- Energiedissipation im Gerinne
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Abflussmessung in offenen Gerinnen mit Hilfe von zwei Messwehren
Lerninhalte/Übungen
- vollkommener Überfall am scharfkantigen Wehr
- Plattenwehre als Messwehre
- Bestimmung des Überfallbeiwerts
- Vergleich der Messwehre (Rehbock, Thomson)
- Bestimmung des Abflusses
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Umströmung verschiedener Widerstandskörper und Anströmung von Wehren; Tinte als Kontrastmittel
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss unterschiedlich geformter Wehre auf die Strömung
- Visualisierung der Stromlinien bei der Anströmung von Wehren
- Visualisierung der Stromlinien bei der Umströmung verschiedener Widerstandskörper
- schießender und strömender Abfluss
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