Ala 11
Putkiverkostot
Paine, virtaus ja putket, jotka vievät veden sinne, missä sitä tarvitaan
Putkiverkostot kuljettavat vettä ja muita nesteitä putkien, pumppujen, venttiilien ja säiliöiden kautta. Insinöörit suunnittelevat ne niin, että jokainen hana, pelto tai kone saa riittävästi virtausta oikealla paineella.
Kenelle ala sopii
Lapsille, jotka rakentavat mielellään putkista ja hanoista, sekä oppijoille, joita kiinnostavat maanviljely, kodit ja vedenjakelu.
Mitä opit
- Mitä paine on ja miksi vesi virtaa suuremmasta paineesta pienempään
- Miten putken pituus, läpimitta ja mutkat vastustavat virtausta
- Miten säiliöt, pumput ja venttiilit varastoivat, pumppaavat ja säätelevät vettä
- Miten suunnitellaan yksinkertainen vedenjakelu usealle käyttäjälle
Esimerkkikokeita
-
Nosta vesisäiliötä ylemmäs ja katso, miten paine sen alapuolella olevissa hanoissa muuttuu.
-
Vertaa virtausta kapeassa ja leveässä putkessa.
-
Avaa ja sulje venttiilejä ja jaa vesi kahden puutarhan kesken.
Mitä voit rakentaa
-
Vedenjakelu pienelle koululle
-
Painovoimainen kastelujärjestelmä puutarhalle
-
Säiliö, joka lakkaa täyttymästä, kun se on täynnä
Nämä esimerkit näyttävät, millaista työtä tällä alalla tehdään. Julkaistut oppitunnit voivat poiketa niistä.
Mitä simulaatio yksinkertaistaa
- Virtaus lasketaan putkiverkostoille yksinkertaistetuilla säännöillä, ei täydellä virtausdynamiikan simulaatiolla (CFD).
- Vettä käsitellään ihanteellisena: vuodot, ilmakuplat ja oikeiden putkien kuluminen jätetään huomiotta.
Jokainen simulaatio yksinkertaistaa todellisuutta. Tekniikan oppimiseen kuuluu myös sen tietäminen, miten se yksinkertaistaa.
Yhteydet kouluaineisiin
Fysiikka (paine), matematiikka (muutosnopeudet ja mittaaminen), maantieto (vedenjakelu), maatalous
Yhteydet muihin aloihin
Putkiverkostot liittyvät mekaniikkaan (paine ja voima), säätötekniikkaan (pinnankorkeuden pitäminen) ja automaatioon (pumput, jotka käynnistyvät ja pysähtyvät).
Hyvä tietää
Vesitornit ovat korkealla, jotta pelkkä painovoima saa aikaan paineen, joka työntää vettä kaupungin putkistoa pitkin.