AFF159 Reibungsverlust in Rohrleitungen – Versuchsaufbau – Didaktische Ausrüstung – Ausrüstung für die Berufsausbildung – Laborausrüstung für Strömungsmechanik
1. Gerätebeschreibung
1.1 Überblick
Der Druckverlust in einer Rohrleitung ist der Druckverlust eines Fluids aufgrund der Reibung zwischen Fluidpartikeln und den Rohrleitungswänden sowie Hindernissen im Rohr. Die Rohrreibung ist ein klassisches Laborexperiment und fester Bestandteil der praktischen Ausbildung in Strömungsmechanik. Die Forschungsergebnisse und zugrunde liegenden Prinzipien sind für Luft- und Raumfahrtingenieure, Industrieingenieure und Maschinenbauingenieure gleichermaßen relevant.
Der Versuchsaufbau dient zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten in Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und Rauigkeiten, zur Untersuchung von Druckverlusten in verschiedenen Ventiltypen und Formstücken sowie zum Vergleich verschiedener Durchflussmessmethoden.
Allgemeine Hinweise
Der Versuchsaufbau besteht aus sechs geraden Rohrabschnitten aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Durchmessern und Rauigkeiten. Ebenfalls enthalten sind verschiedene Zubehörteile zur Untersuchung von Druckverlusten in geraden Rohren, verschiedene Ventiltypen (Absperrschieber, Kugelhähne, Schrägsitzventile usw.), Rohrverbindungsstücke (Inline-Filter, Krümmer, plötzliche Erweiterungen, Verengungen usw.) und Messelemente (Venturi-Rohr, Pitot-Rohr, Blendenmessgerät usw.).
Einige Messelemente, wie z. B. Venturi- und Pitot-Rohre, sind transparent, um ihre Funktion zu beobachten. Verschiedene Rohrabschnitte, Ventile und Rohrverbindungsstücke verfügen über mehrere Druckmesspunkte mit Schnellkupplungen zum Anschluss der Rohre an die entsprechenden Druckmessgeräte.
Mit diesem Aufbau lassen sich Reibungsdruckverluste über einen weiten Bereich von Reynolds-Zahlen untersuchen, der laminare, Übergangs- und turbulente Strömungsregime abdeckt. Zwei Wasserpiezometer ermöglichen die Untersuchung von Druckverlusten bei laminarer Strömung. Zwei Bourdon-Manometer erfassen den Druckverlust bei turbulenter Strömung. Ein Durchflussmesser misst den Durchfluss und vergleicht ihn mit den Messwerten der Venturi- und Pitot-Rohre.
Diese Einheit benötigt ein Wasserversorgungssystem.
1.2 Merkmale
Zu den Hauptkomponenten gehören das Messgerät und die Durchflussmesser-Halterung.
Eine Kreiselpumpe fördert Wasser aus einem Sammelbehälter im Hydraulikprüfstand (bitte selbst mitbringen) und leitet es zum Testrohr. Der im Rohr installierte Durchflussmesser lässt sich schnell und einfach im Prüfbereich der Einheit montieren. Diese Messgeräte sind mit verschiedenen Messprinzipien und Genauigkeitsstufen erhältlich.
Mithilfe eines Wasserdruckmessers oder zweier Bourdon-Manometer kann der Druckabfall an jedem Durchflussmesser gemessen werden. Ventile gewährleisten die schnelle Entlüftung aller Manometerleitungen.
Das aus dem zu prüfenden Durchflussmesser austretende Wasser wird in einem Volumentank (im Hydraulikprüfstand) aufgefangen, in dem die Durchflussrate exakt bestimmt werden kann. Der Tank ist gestuft, um niedrige und hohe Durchflussmengen aufzunehmen, und verfügt über eine integrierte Wellenleitplatte zur Reduzierung von Turbulenzen. Ein graduiertes Füllstandsrohr zeigt den Wasserstand an. Das Wasser fließt über das Ablassventil zurück in den Sammelbehälter.
2. Technische Parameter
Gewicht: ca. 150 kg
Betriebsbedingungen: Temperatur +5 °C bis +40 °C, relative Luftfeuchtigkeit < 85 % (25 °C)
Abmessungen: ca. 2100 mm × 845 mm × 1270 mm
3. Komponentenliste und detaillierte Beschreibung
3.1 Hauptteil
Nr. Bezeichnung
1 Modul für Spannungsprüfung
2 Modul für raues Rohr mit 17 mm Innendurchmesser
3 Modul für raues Rohr mit 23 mm Innendurchmesser
4 Modul für Methacrylatrohr mit 6,5 mm Innendurchmesser
5 Modul für Winkelventil mit glattem Rohr mit 16,5 mm Innendurchmesser
6 Modul für Schieberventil mit glattem Rohr mit 26,6 mm Innendurchmesser
7 Modul für Verbundrohr
8 Modul für T-Stück
9 Modul für Rotameter
3.2 Liste der Gerätekonfiguration
Nr. Bezeichnung Menge
Komponente 1 Rotameter 1
Komponente 2 Modul für raues Rohr mit 17 mm Innendurchmesser 1
Komponente 3 Modul für raues Rohr mit 23 mm Innendurchmesser 1 4 Methacrylatrohr, 6,5 mm Innendurchmesser 1
Komponente 5 Eckventil 1
Komponente 6 Glattrohr, 16,5 mm Innendurchmesser 1
Komponente 7 Absperrschieber 1
Komponente 8 Glattrohr, 26,6 mm Innendurchmesser 1
Komponente 9 Siebfilter 1
Komponente 10 Membranventil 2
Komponente 11 Variables Rohr, 25–40 mm Durchmesser 1
Komponente 12 Pitot-Rohr 1
Komponente 13 Venturi-Rohr 1
Komponente 14 Blende 1
Komponente 15 Variables Rohr, 40–25 mm Durchmesser 1
Komponente 16 Paralleles Rohrleitungssystem 1
Komponente 17 90°-Winkel 1
Komponente 18 T-Stück 15
Komponente 19 Kugelhahn 10
Komponente 20 45°-Winkel 2
Komponente 21 Kegel-T-Stück 1
Komponente 22 Axial stoßfest Manometer 2
Komponente 23 Hydraulikspender 2
3.3 Zubehör
Nr. Bezeichnung Menge
1 CPC-Kunststoff-Schnellverbinder Außengewinde männlich 2
2 CPC-Kunststoff-Schnellverbinder Außengewinde weiblich 2
3 Trachea 8-5,5 transparent 7M
4. Versuchsliste
Versuch 1: Spannungsprüfung Modulversuch
Versuch 2: Reibungsverlustversuch an einem rauen Rohr mit 17 mm Innendurchmesser
Versuch 3: Schieberventil-Versuch an einem glatten Rohr mit 26,6 mm Innendurchmesser
Versuch 4: Venturi-Rohrversuch
Versuch 5: T-Stück-Verbindungsmodulversuch
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untersuchung.
