Rohrleitungsnetze und Druckverluste

1. Herstellung von Rohrleitungssystem (siehe Schaltplan und Fotos, Abb. 2)

1. Befestigen (Klebeband oder Klebstoff) eine kleine Kunststoff Wasserbehälter auf der Arbeitsfläche. Wenn es einen geschlossenen Behälter ist, Bohren Sie Löcher in den Deckel für Einlass und Auslass Wasserleitungen und Stromkabel der Pumpe.
2. Montieren Sie die kleine Tauchpumpe in das Reservoir.
3. Montieren der Rotameter (Wasser Durchflussmesser) vertikal im Arbeitsbereich. Es kann helfen, Gurt der Rotameter, einem kleinen vertikalen Balken oder L-Bracket, es aufrecht zu halten. Verbinden Sie ein Strömungsrohr Pumpenausgang mit dem Rotameter Einlass (unteren Anschluss).
4. Verbinden Kunststoff Klemmverschraubung Abschläge an beiden Enden eines Teils der starren Kunststoff-Rohr (Länge L empfehlen ~ 0,3 m, Innenrohr Durchmesser D ~ 6,4 mm). Montieren Sie die Abschläge auf Rohrschellen. Gummischlauch von einem Abschlag (Eingang) an der Rotameter Steckdose anschließen. Gummischlauch vom Abschlag (Steckdose) zum Stausee zu verbinden.
5. Eine zweite Versammlung mit zwei montierten Abschlag Verbindungsstücken zu konstruieren. Wickeln Sie eine Länge von weichem Kunststoff Rohr schraubenförmig um einen zylindrischen Kern gewendelte (empfehlen Kartonrolle, R ~ 30 mm und ~ 5 Schlauch Wraps). Kabelbinder oder Klammern können helfen den Schlauch aufgewickelt zu halten. Installieren Sie die beiden freien Enden der Schläuche mit t-Stück Fittings.
6. Konstruieren Sie eine dritte Versammlung mit zwei montierten Abschlag Verbindungsstücken. Verbinden Sie vier (oder mehr) Ellbogen mit kurzen Längen von starren Kunststoff-Rohr zwischen den Abschlägen. Mit mehreren Ellbogen verstärkt den Druckabfall lesen, Verbesserung der Messgenauigkeit.
7. Installieren Sie klar starre Kunststoff-Rohre (~0.6 m) auf die offenen Ports auf die sechs Abschlag-Armaturen. Verwenden Sie eine Ebene, um sicherzustellen, dass die Rohre senkrecht stehen. Diese Rohre werden die Manometer (Druck-Messgeräte).
8. Füllen Sie den Tank mit Wasser.

2. Bedienung

1. Gerader Schlauch: Schalten Sie die Pumpe, und passen Sie das Rotameter Ventil, um die Wasser-Strömung-Preise variieren. Erfassen Sie für jeden Fall die Wasserdurchflussmenge und die vertikale Wasserstand in jedem Röhrchen Manometer. Notieren Sie den Druckverlust basierend auf das unterschiedliche Niveau der Manometer (Eqn. 1).
2. Rohr gewickelt: Verbinden des gewickelten Test Abschnitt Einlass mit Rotameter Outlet und Abschnitt Prüfsteckdose zum Stausee. Wie in Schritt 2.1 fällt Aufzeichnung des Wasserdurchflusses und Druck für eine Reihe von Durchflussmengen.
3. Ellenbogen Armaturen: Schließen Sie den Ellenbogen passend Messstrecke Rotameter und Reservoir. Eine Reihe von Durchfluss und Druck Messungen, wie in Schritt 2.2 zu sammeln.

3. Analyse

1. Für den Fall der geraden Rohr bewerten die Reynolds-Zahl und Reibung Faktor f (Eqn. 2). Bewerten Sie die Reynolds Zahl und Reibung Faktor Unsicherheiten (Eqn. 6). Hier ist e_ΔP die Unsicherheit in Druckmessungen (, ist die Unsicherheit im Manometer Ebene), und e_U ist die Unsicherheit der durchschnittliche Kanal Geschwindigkeit (von Rotameter Datenblatt, mit typischen Unsicherheit von 3-5 % des Bereichs). Für Wasser bei Raumtemperatur (22° C), ρ = 998 kg m^-3 und µ = 0,001 kg m^-1 s^-1.
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2. Vergleichen Sie die Reibung Faktor Ergebnisse aus Schritt 3.1 mit den analytischen Modellen (Eqn. 3).
3. Wiederholen Sie Schritt 3.1 für den gewendelten Rohr-Fall. Diesmal, Subtrahieren des vorhergesagten Druckabfalls (Eqns. 2-3) für den geraden Teil der Messstrecke von ΔP. Hier gehen wir davon aus, dass die Unsicherheit in der geraden Länge Druckkorrektur vernachlässigbar ist. Vergleichen Sie die gemessenen Reibung Faktoren mit Werten aus der Korrelation (Eqn. 4).
4. Wiederholen Sie Schritt 3.2 für den Fall passend Ellenbogen. Subtrahieren den vorhergesagten Druckverlust für die geraden Längen der Schlauch zwischen die Winkelanschlüsse zu einem korrigierten Druckverlust . Bewerten Sie die äquivalente Länge und Unsicherheit für jeden Bogen. Hier ist N_e die Anzahl von Rohr-Rohrbogen.
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5. Vergleichen Sie das Ergebnis der entsprechenden Länge (L_e/D) mit den typischen Werten (~ 30) berichtet.