Τομέας 11
Υδραυλικά δίκτυα
Πίεση, ροή και οι σωλήνες που φέρνουν το νερό εκεί όπου χρειάζεται
Τα υδραυλικά δίκτυα μεταφέρουν νερό και άλλα υγρά μέσα από σωλήνες, αντλίες, βαλβίδες και δεξαμενές. Οι μηχανικοί τα σχεδιάζουν ώστε κάθε βρύση, χωράφι ή μηχανή να έχει αρκετή παροχή στη σωστή πίεση.
Σε ποιους ταιριάζει
Παιδιά που τους αρέσει να φτιάχνουν κατασκευές με σωλήνες και βρύσες, και μαθητές που ενδιαφέρονται για τη γεωργία, τα σπίτια και την ύδρευση.
Τι θα μάθετε
- Τι είναι η πίεση και γιατί το νερό ρέει από την υψηλή προς τη χαμηλή πίεση
- Πώς το μήκος, η διάμετρος και οι καμπύλες ενός σωλήνα αντιστέκονται στη ροή
- Πώς οι δεξαμενές, οι αντλίες και οι βαλβίδες αποθηκεύουν, σπρώχνουν και ελέγχουν το νερό
- Πώς να σχεδιάσετε ένα απλό σύστημα ύδρευσης για αρκετούς χρήστες
Παραδείγματα πειραμάτων
-
Ανεβάστε ψηλότερα μια δεξαμενή νερού και δείτε πώς αλλάζει η πίεση στις βρύσες από κάτω.
-
Συγκρίνετε τη ροή σε έναν στενό και σε έναν φαρδύ σωλήνα.
-
Ανοίξτε και κλείστε βαλβίδες για να μοιράσετε το νερό ανάμεσα σε δύο κήπους.
Τι μπορείτε να κατασκευάσετε
-
Ένα σύστημα ύδρευσης για ένα μικρό σχολείο
-
Ένα σύστημα άρδευσης κήπου που λειτουργεί με τη βαρύτητα
-
Μια δεξαμενή που σταματά να γεμίζει όταν είναι γεμάτη
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν το είδος της δουλειάς σε αυτόν τον τομέα. Τα μαθήματα που δημοσιεύονται μπορεί να διαφέρουν.
Τι απλοποιεί η προσομοίωση
- Η ροή υπολογίζεται για δίκτυα σωλήνων με απλοποιημένους κανόνες, όχι με πλήρη προσομοίωση ρευστοδυναμικής (CFD).
- Το νερό θεωρείται ιδανικό: οι διαρροές, οι φυσαλίδες αέρα και η φθορά των πραγματικών σωλήνων δεν λαμβάνονται υπόψη.
Κάθε προσομοίωση απλοποιεί την πραγματικότητα. Το να ξέρετε με ποιον τρόπο το κάνει είναι μέρος της εκμάθησης της επιστήμης του μηχανικού.
Σύνδεση με σχολικά μαθήματα
Φυσική (πίεση), μαθηματικά (ρυθμοί μεταβολής και μετρήσεις), γεωγραφία (ύδρευση), γεωργία
Σύνδεση με άλλους τομείς
Τα υδραυλικά δίκτυα συνδέονται με τη μηχανική (πίεση και δύναμη), με τα συστήματα ελέγχου (διατήρηση μιας στάθμης) και με τους αυτοματισμούς (αντλίες που ξεκινούν και σταματούν).
Καλό να ξέρετε
Οι υδατόπυργοι είναι ψηλοί ώστε η βαρύτητα από μόνη της να δημιουργεί την πίεση που σπρώχνει το νερό μέσα στους σωλήνες μιας πόλης.