Sritis 11
Vamzdžių tinklai
Slėgis, srautas ir vamzdžiai, kuriais vanduo atiteka ten, kur jo reikia
Vamzdžių tinklais vanduo ir kiti skysčiai keliauja per vamzdžius, siurblius, vožtuvus ir rezervuarus. Inžinieriai tokius tinklus projektuoja taip, kad kiekvienas čiaupas, laukas ar mašina gautų pakankamą srautą tinkamu slėgiu.
Kam tinka
Vaikams, kurie mėgsta konstruoti iš vamzdžių ir čiaupų, ir besimokantiesiems, kuriems įdomus ūkininkavimas, namai ir vandens tiekimas.
Ko išmoksi
- Kas yra slėgis ir kodėl vanduo teka iš didesnio slėgio vietos į mažesnio
- Kaip vamzdžio ilgis, skersmuo ir posūkiai priešinasi srautui
- Kaip rezervuarai, siurbliai ir vožtuvai kaupia, stumia ir valdo vandenį
- Kaip suplanuoti paprastą vandentiekį keliems vartotojams
Eksperimentų pavyzdžiai
-
Pakelk vandens rezervuarą aukščiau ir pažiūrėk, kaip keičiasi slėgis žemiau esančiuose čiaupuose.
-
Palygink srautą per siaurą ir per platų vamzdį.
-
Atidaryk ir uždaryk vožtuvus, kad paskirstytum vandenį dviem sodams.
Ką gali sukonstruoti
-
Vandentiekis nedidelei mokyklai
-
Savitakė sodo laistymo sistema
-
Rezervuaras, kuris nustoja pildytis, kai prisipildo
Šie pavyzdžiai parodo, kokio pobūdžio darbai atliekami šioje srityje. Paskelbtos pamokos gali skirtis.
Ką supaprastina modeliavimas
- Srautas apskaičiuojamas vamzdžių tinklams pagal supaprastintas taisykles, o ne atliekant visą skysčių dinamikos (CFD) modeliavimą.
- Vanduo idealizuotas: nuotėkiai, oro burbuliukai ir tikrų vamzdžių susidėvėjimas neįskaičiuojami.
Kiekvienas modeliavimas supaprastina tikrovę. Žinoti, kaip jis tai daro, – inžinerijos mokymosi dalis.
Sąsajos su mokomaisiais dalykais
Fizika (slėgis), matematika (kitimo sparta ir matavimai), geografija (vandens tiekimas), žemės ūkis
Sąsajos su kitomis sritimis
Vamzdžių tinklai susiję su mechanika (slėgis ir jėga), valdymo sistemomis (lygio palaikymas) ir automatika (siurbliai, kurie įsijungia ir išsijungia).
Verta žinoti
Vandens bokštai stovi aukštai, kad vien sunkio jėga sukurtų slėgį, kuris stumia vandenį miesto vamzdžiais.