GUNT-Fluid Line

Basismodul

Die HM 250 Geräteserie „GUNT-Fluid Line” bietet einen vielseitigen experimentellen Querschnitt in den Grundlagen der Strömungsmechanik. Für die individuellen Versuche stellt das Basismodul HM 250 über eine energie- und wassersparende Technik die Grundversorgung bereit: einen geschlossenen Wasserkreislauf mit integriertem Heizer, eine Arbeitsfläche für die einzelnen Versuchsgeräte und das Auffangen von Tropfwasser. Zur Kühlung des Wassers sind Anschlüsse für eine laborseitige Wasserversorgung vorhanden. Ebenso werden Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie die Kommunikationssysteme vom Basismodul bereitgestellt.

Visualisierung der Rohrströmung

Zur Visualisierung von laminarer und turbulenter Strömung wird der Osborne Reynolds Versuch verwendet. Der Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung kann ab einer Grenzgeschwindigkeit beobachtet werden.

Bei HM 250.01 wird zur farblichen Darstellung der Stromlinien bei verschiedenen Strömungen Tinte als Kontrastmittel eingesetzt.

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Messung des Strömungsprofils

Mit HM 250.02 wird das Strömungsprofil in einem durchströmten Rohr untersucht. Unterschiede in der Strömungsausbildung können so messtechnisch erfasst werden.

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Visualisierung von Stromlinien

Die laminare, zweidimensionale Strömung im Strömungskanal von HM 250.03 stellt eine gute Näherung an die Strömung idealer Fluide, die Potentialströmung, dar. Zur Visualisierung der Stromlinien eignen sich feine Gasbläschen hervorragend, die aufgrund ihrer geringen Größe besonders gut von der Strömung mitgenommen werden.

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Kontinuitätsgleichung

Bei der Kontinuitätsgleichung wird der Zusammenhang zwischen durchströmter Querschnittsfläche und Strömungsgeschwindigkeit herausgearbeitet. Diese Gesetzmäßigkeiten sind Grundlagen der Strömungslehre.

HM 250.04 besteht aus einer wasserdurchströmten, transparenten Rohrstrecke mit einer Querschnittsänderung. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeiten in den beiden unterschiedlichen Rohrquerschnitten enthält die Rohrstrecke zwei Flügelräder mit gleicher Steigung.

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Messung von Strahlkräften

Jede Geschwindigkeitsänderung eines strömenden Fluides durch Umlenken, Verzögern oder Beschleunigen ist mit einer Impulsänderung verbunden. Die Impulsänderung führt gleichzeitig eine Kraftwirkung herbei. In der Praxis wird dies z.B. zum Antrieb einer Peltonturbine genutzt.

HM 250.05 enthält zwei austauschbare Düsen zur Erzeugung eines Wasserstahls, der auf einen Prallkörper trifft. Vier verschiedene Prallkörper stehen zur Verfügung. Der Wasserstrahl erzeugt Strahlkräfte an den Prallkörpern, die über einen Biegebalken bestimmt werden. Ein transparenter Spritzschutz ermöglicht eine freie Sicht auf die Versuche.

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Freier Ausfluss

Beim horizontalen Ausfluss aus einem Behälter wirken die Form des Ablaufes und die Austrittsgeschwindigkeit auf die Bahnkurve des Wasserstrahls. Die Zusammenhänge werden in der Hydrodynamik beschrieben und sind z.B. im Wasserbau für die Auslegung von Talsperren von Bedeutung.

HM 250.06 enthält einen transparenten Behälter mit horizontalem Ablauf, in den verschiedene Einsätze eingebaut werden können. Die sich ergebende Bahnkurve des Wasserstrahls wird in der anschließenden, transparenten Versuchsstrecke digital erfasst. Mit einem Tiefenmessschieber wird in 8 vorgegebenen Positionen der Verlauf des Wasserstrahls gemessen.#divide1# Die Messwerte werden an das Basismodul HM 250 übertragen und im dortigen Touchscreen als Bahnkurve dargestellt. Der Füllstand in Behälter wird über das Basismodul eingestellt und automatisch geregelt.

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Gesetz von Bernoulli

Mit dem Zubehör HM 250.07 wird der Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einer Venturidüse und den verschiedenen Drücken untersucht. Steigt die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids, z.B. bei der Strömung in einer Düse, kommt es zu einem Abfall des statischen Drucks. Verringert sich die Geschwindigkeit, steigt der statische Druck. Der Gesamtdruck bleibt während der Geschwindigkeitsänderung konstant.

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Verluste in Rohrleitungselementen

Druckverluste in Rohrstrecken können verschiedene Ursachen haben, wie z.B. Beschleunigung, Verzögerung, Umlenkung oder Reibung. Oftmals setzt sich der Druckverlust aus mehreren Ursachen zusammen. Bei der Auslegung von Rohrleitungssystemen muss dies berücksichtigt werden.

HM 250.08 untersucht die Druckverluste in verschiedenen Rohrstrecken und Rohrleitungselementen. Das Versuchsgerät enthält sieben verschiedene Rohrstrecken, die didaktisch aufeinander abgestimmt sind (z.B. gerades Rohr, Rohr mit Nadelventil oder Rohr mit S-Biegung). Jede Rohrstrecke ist mit einem Kugelhahn einzeln absperrbar.

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Grundlagen der Rohrreibung

Bei strömenden Fluiden treten aufgrund der inneren Reibung Geschwindigkeitsunterschiede in der Strömung auf. Um diese Unterschiede zu überwinden, wird Energie in Form von Druck benötigt. So entstehen in der Rohrströmung Druckverluste. Die innere Reibung ist maßgeblich dafür verantwortlich, ob sich die Strömung im Rohr laminar oder turbulent ausbildet. Für die Berechnung der Druckverluste wird die Rohrreibungszahl, eine dimensionslose Kennzahl, herangezogen. Mit Hilfe der Reynolds-Zahl, die das Verhältnis von Trägheitskräften zu Reibungskräften beschreibt, lässt sich die Rohrreibungszahl bestimmen.

In HM 250.09 werden die Druckverluste und die Durchflusse bei verschiedenen Rohrstrecken gemessen. Vier Rohrstrecken bestehen aus Rohrbündeln und zwei Rohrstrecken aus Einzelrohren.

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Druckverlauf entlang der Einlaufstrecke

Bei der Rohrströmung nehmen die Oberflächen, die Querschnittsgeometrien und die Geometrie der Einlaufstrecke Einfluss auf die innere Reibung und damit auch auf die Strömungsausbildung. In HM 250.10 werden die Strömungsvorgänge im Rohreinlauf und in der ausgebildeten Strömung untersucht. Dafür enthält das Versuchsgerät drei Rohrstrecken zur allgemeinen Untersuchung der Rohrströmung und eine Rohrstrecke, die als reine Einlaufstrecke dient.

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Offenes Gerinne

HM 250.11 demonstriert die Auswirkung verschiedener Einbauten auf die Energiehöhe in der Gerinneströmung. Grundlagen, die bei der Auslegung künstlicher Schifffahrtswege oder bei der Regulierung von Flüssen und Stauanlagen benötigt werden, können in einem sehr kleinen Maßstab vermittelt werden.

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Laborregal

Das stabile Laborregal ermöglicht es, Versuchsgeräte bequem aufzubewahren und bei Bedarf zu einem anderen Ort zu transportieren. Die Regalböden sind ausziehbar und bieten so eine gute Übersicht und schnellen Zugriff.

Das Laborregal hat eine feste Rückwand und ist sehr stabil aus gepulvertem Metall gefertigt.

Durch die Sicherheitsfunktionen ist ein sicherer Transport und sicheres Abstellen des Laborregals gewährleitest. Bremsen an den Rollen verhindern ein Wegrollen. Durch die Einrastfunktion der Regalböden kann nur ein Boden zur Zeit herausgezogen werden, so dass das Regal jederzeit einen festen Stand hat.

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