AFF039 Wasserschlag- und Schwallkammer Didaktische Geräte Lehre Fluidtechnik Experimentiergeräte
Beschreibung
Visualisierung von Wasserschlägen
Betrieb eines Wasserschlosses
Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Wasser
In Bauwerken wie Wasserkraftwerken oder in Systemen zur Wasserversorgung führen Durchflussänderungen zu Druckschwankungen. Zum Beispiel beim An- und Abfahren von hydraulischen Maschinen oder beim Öffnen und Schließen von Absperrelementen. Man unterscheidet zwischen schnellen Druckänderungen, die sich mit der Schallgeschwindigkeit ausbreiten (Wasserschlag) und langsamen Druckänderungen durch Massenschwingungen.
Rohrleitungssysteme verwenden Luftbehälter oder Schwallkammern, um Wasserschläge und Massenschwingungen zu dämpfen.
AFF039 dient zur Erzeugung und Visualisierung von Druckstößen in Rohrleitungen und zur Demonstration der Funktionsweise eines Wasserschlosses. Der Trainer enthält ein Rohrstück mit Kugelhahn und Schwalltopf und ein zweites Rohrstück mit Magnetventil.
Im ersten Versuch wird durch schnelles Schließen des Kugelhahns ein Wasserschlag erzeugt. Durch das plötzliche Abbremsen der Wassermasse wird kinetische Energie frei, die im Schwalltopf in potentielle Energie umgewandelt wird. Die dabei entstehenden Druckschwingungen werden von einem Drucksensor hinter dem Schwalltopf gemessen und in der Software als Druckkurve angezeigt. Die Schwingung kann auch als Pendelbewegung des Wasserspiegels im Wasserschloss gesehen werden.
Im zweiten Versuch erzeugt ein schnelles Schließen des Magnetventils im zweiten Rohrabschnitt einen starken Wasserschlag. Die kinetische Energie des Wassers wird in Druckenergie umgewandelt. Der Druckstoß und die darauffolgenden Schwingungen werden von zwei Drucksensoren im Rohrabschnitt erfasst und in der Software als Druckkurve angezeigt.
Das Wasser wird zugeführt und die Durchflussmenge von der Versorgungseinheit gemessen.
Lernziele/Experimente
Wasserschlag in Rohren demonstrieren
Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Wasser
Verstehen, wie ein Wasserschloss funktioniert
Eigenfrequenz im Schwalltopf
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untersuchung.
