Področje 11
Hidravlična omrežja
Tlak, pretok in cevi, ki pripeljejo vodo tja, kjer jo potrebujemo
Hidravlična omrežja vodijo vodo in druge tekočine skozi cevi, črpalke, ventile in rezervoarje. Inženirji jih načrtujejo tako, da vsaka pipa, njiva ali stroj dobi dovolj velik pretok pri pravem tlaku.
Komu ustreza
Otrokom, ki radi gradijo s cevmi in pipami, ter učencem, ki jih zanimajo kmetijstvo, domovi in oskrba z vodo.
Kaj se naučiš
- Kaj je tlak in zakaj voda teče od višjega k nižjemu tlaku
- Kako dolžina, širina in zavoji cevi ovirajo pretok
- Kako rezervoarji, črpalke in ventili vodo shranjujejo, poganjajo in uravnavajo
- Kako načrtovati preprosto oskrbo z vodo za več uporabnikov
Primeri poskusov
-
Dvigni rezervoar za vodo in opazuj, kako se spremeni tlak na pipah pod njim.
-
Primerjaj pretok skozi ozko in skozi široko cev.
-
Odpiraj in zapiraj ventile ter razdeli vodo med dva vrtova.
Kaj lahko zgradiš
-
Oskrba z vodo za majhno šolo
-
Gravitacijski namakalni sistem za vrt
-
Rezervoar, ki se neha polniti, ko je poln
Ti primeri kažejo, kakšno delo poteka na tem področju. Objavljene lekcije se lahko od njih razlikujejo.
Kaj simulacija poenostavi
- Pretok se računa za omrežja cevi s poenostavljenimi pravili, ne s popolno simulacijo dinamike tekočin (CFD).
- Voda je idealizirana: puščanja, zračnih mehurčkov in obrabe pravih cevi ne upoštevamo.
Vsaka simulacija poenostavi resničnost. Vedeti, kako to stori, je del učenja inženirstva.
Povezave s šolskimi predmeti
Fizika (tlak), matematika (hitrost spreminjanja in merjenje), geografija (oskrba z vodo), kmetijstvo
Povezave z drugimi področji
Hidravlična omrežja se povezujejo z mehaniko (tlak in sila), s sistemi vodenja (vzdrževanje gladine) in z avtomatizacijo (črpalke, ki se vklapljajo in izklapljajo).
Dobro je vedeti
Vodni stolpi so visoki zato, da že sama gravitacija ustvari tlak, ki potiska vodo po mestnih ceveh.