Dziedzina 11
Sieci hydrauliczne
Ciśnienie, przepływ i rury, które doprowadzają wodę tam, gdzie jest potrzebna
Sieci hydrauliczne przesyłają wodę i inne ciecze przez rury, pompy, zawory i zbiorniki. Inżynierowie projektują je tak, aby każdy kran, pole czy maszyna otrzymywały wystarczający przepływ przy odpowiednim ciśnieniu.
Dla kogo
Dla dzieci, które lubią budować z rur i kranów, oraz dla uczniów zainteresowanych rolnictwem, domami i zaopatrzeniem w wodę.
Czego się nauczysz
- Czym jest ciśnienie i dlaczego woda płynie od wyższego ciśnienia do niższego
- Jak długość, średnica i zakręty rury stawiają opór przepływowi
- Jak zbiorniki magazynują wodę, pompy ją tłoczą, a zawory sterują jej przepływem
- Jak zaplanować proste zaopatrzenie w wodę dla kilku odbiorców
Przykładowe eksperymenty
-
Podnieś zbiornik z wodą i zobacz, jak zmienia się ciśnienie w kranach poniżej.
-
Porównaj przepływ przez wąską i szeroką rurę.
-
Otwieraj i zamykaj zawory, aby podzielić wodę między dwa ogrody.
Co możesz zbudować
-
Zaopatrzenie w wodę dla małej szkoły
-
Grawitacyjny system nawadniania ogrodu
-
Zbiornik, który przestaje się napełniać, gdy jest pełny
Te przykłady pokazują, jakiego rodzaju zadania obejmuje ta dziedzina. Opublikowane lekcje mogą się od nich różnić.
Co upraszcza symulacja
- Przepływ jest obliczany dla sieci rur według uproszczonych zasad, a nie za pomocą pełnej symulacji dynamiki płynów (CFD).
- Woda jest wyidealizowana: wycieki, pęcherzyki powietrza i zużycie prawdziwych rur są pomijane.
Każda symulacja upraszcza rzeczywistość. Wiedza o tym, jak to robi, jest częścią nauki inżynierii.
Powiązania z przedmiotami szkolnymi
Fizyka (ciśnienie), matematyka (tempo zmian i pomiary), geografia (zaopatrzenie w wodę), rolnictwo
Powiązania z innymi dziedzinami
Sieci hydrauliczne łączą się z mechaniką (ciśnienie i siła), z układami sterowania (utrzymywanie poziomu) i z automatyką (pompy, które się włączają i wyłączają).
Warto wiedzieć
Wieże ciśnień są wysokie po to, aby sama grawitacja wytwarzała ciśnienie, które przepycha wodę przez rury w mieście.