Bereich 11
Rohrleitungsnetze
Druck, Durchfluss und die Rohre, die Wasser dorthin bringen, wo es gebraucht wird
Rohrleitungsnetze transportieren Wasser und andere Flüssigkeiten durch Rohre, Pumpen, Ventile und Tanks. Ingenieurinnen und Ingenieure planen sie so, dass jeder Wasserhahn, jedes Feld und jede Maschine genug Durchfluss beim richtigen Druck bekommt.
Für wen es passt
Kinder, die gern mit Rohren und Wasserhähnen bauen, und Lernende, die sich für Landwirtschaft, Wohnhäuser und Wasserversorgung interessieren.
Was du lernst
- Was Druck ist und warum Wasser von hohem zu niedrigem Druck fließt
- Wie Länge, Durchmesser und Biegungen eines Rohrs den Durchfluss bremsen
- Wie Tanks, Pumpen und Ventile Wasser speichern, durch die Rohre drücken und steuern
- Wie man eine einfache Wasserversorgung für mehrere Nutzerinnen und Nutzer plant
Beispielexperimente
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Stelle einen Wassertank höher und sieh, wie sich der Druck an den Wasserhähnen darunter ändert.
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Vergleiche den Durchfluss durch ein enges und ein weites Rohr.
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Öffne und schließe Ventile, um Wasser auf zwei Gärten aufzuteilen.
Was du bauen kannst
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Eine Wasserversorgung für eine kleine Schule
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Eine Gartenbewässerung, die allein mit Schwerkraft arbeitet
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Ein Tank, der aufhört, sich zu füllen, wenn er voll ist
Diese Beispiele zeigen, welche Art von Arbeit es in diesem Bereich gibt. Die veröffentlichten Lektionen können davon abweichen.
Was die Simulation vereinfacht
- Der Durchfluss wird für Netze aus Rohren mit vereinfachten Regeln berechnet, nicht mit einer vollständigen Strömungssimulation (CFD).
- Das Wasser ist idealisiert: Lecks, Luftblasen und der Verschleiß echter Rohre werden weggelassen.
Jede Simulation vereinfacht die Wirklichkeit. Zu wissen, auf welche Weise sie das tut, gehört zum Lernen von Technik dazu.
Bezüge zu Schulfächern
Physik (Druck), Mathematik (Mengen pro Zeit und Messen), Erdkunde (Wasserversorgung), Landwirtschaft
Verbindungen zu anderen Bereichen
Rohrleitungsnetze sind mit der Mechanik (Druck und Kraft), mit der Regelungstechnik (einen Füllstand halten) und mit der Automatisierung (Pumpen, die sich ein- und ausschalten) verbunden.
Gut zu wissen
Wassertürme sind so hoch, damit allein die Schwerkraft den Druck erzeugt, der das Wasser durch die Leitungen einer Stadt drückt.