ด้านที่ 11
เครือข่ายของไหล
ความดัน การไหล และท่อที่ส่งน้ำไปยังที่ที่ต้องการ
เครือข่ายของไหลส่งน้ำและของเหลวอื่น ๆ ผ่านท่อ ปั๊ม วาล์ว และถัง วิศวกรออกแบบเครือข่ายเหล่านี้เพื่อให้ก๊อกน้ำ ไร่นา หรือเครื่องจักรทุกจุดได้รับอัตราการไหลที่เพียงพอด้วยความดันที่เหมาะสม
เหมาะกับใคร
เด็ก ๆ ที่ชอบต่อท่อและก๊อกน้ำ และผู้เรียนที่สนใจเรื่องการเกษตร บ้านเรือน และการจัดหาน้ำ
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- ความดันคืออะไร และทำไมน้ำจึงไหลจากที่ที่ความดันสูงไปยังที่ที่ความดันต่ำ
- ความยาว ความกว้าง และส่วนโค้งของท่อต้านการไหลอย่างไร
- ถัง ปั๊ม และวาล์วเก็บ ดัน และควบคุมน้ำอย่างไร
- วิธีวางแผนระบบจ่ายน้ำอย่างง่ายสำหรับผู้ใช้หลายราย
ตัวอย่างการทดลอง
-
ยกถังเก็บน้ำให้สูงขึ้น แล้วดูว่าความดันที่ก๊อกน้ำด้านล่างเปลี่ยนไปอย่างไร
-
เปรียบเทียบการไหลผ่านท่อแคบกับท่อกว้าง
-
เปิดและปิดวาล์วเพื่อแบ่งน้ำให้สวนสองแห่ง
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
ระบบจ่ายน้ำสำหรับโรงเรียนขนาดเล็ก
-
ระบบให้น้ำสวนที่อาศัยแรงโน้มถ่วง
-
ถังที่หยุดเติมน้ำเองเมื่อเต็ม
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- การไหลคำนวณสำหรับเครือข่ายท่อด้วยกฎอย่างง่าย ไม่ได้ใช้การจำลองพลศาสตร์ของไหลแบบเต็มรูปแบบ (CFD)
- น้ำถูกมองในแบบอุดมคติ ไม่ได้คิดถึงการรั่วซึม ฟองอากาศ และการสึกหรอของท่อจริง
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
ฟิสิกส์ (ความดัน) คณิตศาสตร์ (อัตราและการวัด) ภูมิศาสตร์ (การจัดหาน้ำ) เกษตรกรรม
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
เครือข่ายของไหลเชื่อมโยงกับกลศาสตร์ (ความดันและแรง) ระบบควบคุม (การรักษาระดับน้ำ) และระบบอัตโนมัติ (ปั๊มที่เปิดและปิดเอง)
น่ารู้
หอเก็บน้ำตั้งอยู่สูง เพื่อให้แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวสร้างความดันที่ดันน้ำไปตามท่อทั่วทั้งเมือง