Fluid Line - HM 250 Serie
Fluid Line - HM 250 Serie
Grundlagen der Strömungsmechanik
SMART Funktionen
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Instuitive Bedienung und Steuerung über Touchscreen |
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Screen-Mirroring, Spiegelung der Bedienoberfläche auf weiteren Endgeräten |
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RFID-Technologie, automatische Erkennung von Zubehören |
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» E‑Learning Kurs, umfangreiches Multimedia-Lehrmaterial |
HM 250 Serie im Überblick
Reale Versuche – digitale Medien
Die HM 250 Serie ermöglicht einen vielseitigen experimentellen Querschnitt in den Grundlagen der Strömungsmechanik. Das digitale Lehr-Lern-Konzept bietet eine Interaktion zwischen realen Versuchen und digitaler Lehre mit Versuchsvorbereitung, Durchführung und Auswertung.
Über das Screen-Mirroring können Studierende am Tablet die Versuchsvorbereitung und -durchführung verfolgen.
Aufbau
Das Basismodul HM 250 stellt jeweils die Grundversorgung bereit.
Eine umfangreiche Auswahl an optional erhältlichen Zubehören ermöglicht Versuche zu den Themen:
HM 250 Basismodul
Das Basismodul dient als Versorgungs- und Bedieneinheit zur Durchführung verschiedener strömungsmechanischer Versuche. Für die individuellen Versuche stellt HM 250 über eine energie- und wassersparende Technik die Grundversorgung bereit. Die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie die Kommunikationssysteme werden ebenso von HM 250 bereitgestellt.
- Anlagensteuerung mit einer SPS
- intuitive Versuchsdurchführung über Touchscreen
- Screen-Mirroring: Spiegelung der Bedienoberfläche an bis zu 10 Endgeräten möglich
- automatische Erkennung der Zubehöre über RFID-Technologie
Zubehöre zu verschiedenen Themen
Strömung in Rohrleitungen
HM 250.01 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.
- Visualisierung von laminarer, turbulenter und Sekundärströmung
- Tinte als Kontrastmittel
- einsehbarer Strömungsraum durch transparente Rohrstrecke
- Rohrstrecke beinhaltet ein horizontales, gerades Rohr und einen 90°-Rohrkrümmer
HM 250.02 Messung des Strömungsprofils
Untersuchung des Strömungsprofil in einem durchströmten Rohr. Unterschiede in der Strömungsausbildung können so messtechnisch erfasst werden.
- Darstellung von laminaren und turbulenten Strömungsprofilen
- Prandtlrohr zur Messung des dynamischen Drucks an verschiedenen Positionen der Rohrstrecke
- Einfluss der Viskosität auf die Strömungsausbildung durch Erwärmung des Wassers
HM 250.03 Visualisierung von Stromlinien
Die laminare, zweidimensionale Strömung im Strömungskanal 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.
- elektrolytisch erzeugte Wasserstoffbläschen visualisieren Stromlinien
- Visualisierung der Stromlinien mittels LED-Beleuchtung
- anhand der verschiedenen Bläschengrößen wird das Konzept von Strom-, Bahn- und Streichlinie erarbeitet
Gesetze der Hydrodynamik
HM 250.04 Kontinuitätsgleichung
Bei der Kontinuitätsgleichung wird der Zusammenhang zwischen durchströmter Querschnittsfläche und Strömungsgeschwindigkeit herausgearbeitet. Diese Gesetzmäßigkeiten sind Grundlagen der Strömungslehre.
- Durchflüsse bei verschiedenen Querschnitten untersuchen
- einsehbarer Strömungsraum durch transparente Rohrstrecke
- Messung der Strömungsgeschwindigkeiten über Flügelräder
HM 250.05 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. Mit einer Düse wird ein Wasserstahl erzeugt, der anschließend auf einen Prallkörper trifft und gemessen werden kann.
- zwei verschiedene Düsen und vier verschiedene Prallkörper stehen zur Verfügung
- Untersuchung von Strahlkräften an Prallkörpern mit unterschiedlichen Umlenkwinkeln
- transparenter Spritzschutz ermöglicht eine freie Sicht auf die Versuche
HM 250.06 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.
- Untersuchung der Bahnkurve in Abhängigkeit der Füllhöhe im Behälter und der Form des Ablaufes
- Messung des Wasserstrahlverlaufs mit einem Tiefenmessschieber
- digitale Erfassung der Bahnkurve in der transparenten Versuchsstrecke
HM 250.07 Gesetz von Bernoulli
Das Gesetz von Bernoulli beschreibt den Zusammenhang zwischen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids und dessen Druck. So führt ein Geschwindigkeitsanstieg in einem strömenden Fluid zu einem Abfall des statischen Drucks und umgekehrt. Der Gesamtdruck des Fluids bleibt dabei konstant. Die Bernoulli-Gleichung wird auch als Energieerhaltungssatz der Strömung bezeichnet.
- Untersuchung des statischen, dynamischen und des Gesamtdrucks in einer Venturidüse
- transparente Venturidüse mit Messstellen zur Messung der statischen Drücke
- durch Änderung der Durchströmrichtung kann die Düse als Diffusor verwendet werden
Reibungsverluste in der Rohrströmung
HM 250.08 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.
- Bestimmung und Vergleich der Druckverluste in verschiedenen Rohrstrecken und Rohrleitungselementen
- verschiedene Rohrstrecken, die didaktisch aufeinander abgestimmt sind
- einzeln absperrbare Rohrstrecken mit verschiedenen Rohrleitungselementen: Düse, Blende, Biegungen, Ventil, Kugelhahn
HM 250.09 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.
- Berechnung von Druckverlusten und Bestimmung der Reynolds-Zahl und Rohrreibungszahl
- an der Oberfläche des austretenden Wasserstrahls können Unterschiede in der Strömungsausbildung beobachtet werden
- Einfluss der Viskosität auf die Strömungsausbildung durch Erwärmung des Wassers
HM 250.10 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. Die beiden Kennzahlen Reynolds-Zahl und Rohrreibungszahl werden aus den Messwerten bestimmt und können im Moody-Diagramm dargestellt werden.
- Untersuchung der Druckverluste am Eingang und entlang der Einlaufstrecke
- Einlaufstrecke mit strömungsgünstigem und strömungsungünstigem Eingang
- Rohre mit unterschiedlichen Geometrien und Oberflächen für weitere Versuche im Lieferumfang enthalten
Strömung in offenen Gerinnen
HM 250.11 Offenes Gerinne
Das Zubehör 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.
- Demonstration von Energiehöhen und Verlusten mit verschiedenen Wehren und Pfeilern in der transparenten Versuchsrinne
- Demonstration der Energiedissipation im Tosbecken mit End- und Zahnschwelle sowie rundkronigem Wehr mit Schanze
- Bestimmung der Wasserstände (Energiehöhen) über digitale Druckmessung
Ergänzendes Zubehör
HM 250.90 Laborregal
Das stabile Laborregal ermöglicht es, Versuchsgeräte bequem aufzubewahren und bei Bedarf an einen anderen Ort zu transportieren.
Ein sicherer Transport sowie sicheres Abstellen des Laborregals sind gewährleitest. Bremsen an den Rollen verhindern ein Wegrollen. Durch die Einrastfunktion der Regalböden kann nur ein Boden zurzeit herausgezogen werden, so dass das Regal jederzeit einen festen Stand hat.
- stabiles, sicheres Regal zur Aufbewahrung der HM 250 Serie
- gute Übersicht und schneller Zugriff auf die Zubehöre
- sechs Regalfächer für niedrige Aufbauten, ein Regalfach für hohe Aufbauten
SMART Funktionen
Intuitive Bedienung über Touchscreen
Die übersichtliche Gestaltung der Bedienoberfläche mit aussagekräftiger Symbolik ermöglicht eine intuitive Bedienung:
- geführte Versuchsvorbereitung zum Anschluss der einzelnen Zubehöre
- automatische Entlüftung der Versuchsstecken und Druckmessanschlüsse
- Hilfe-Funktion, die das Vorgehen in einzelnen Schritten visualisiert
Mit einer detaillierten Beschreibung und Informationen zum Aufbau und zum Messprinzip kann das Versuchsgerät ohne Vorkenntnisse bedient werden. Lernmodule mit theoretischen Grundlagen ergänzen die digitalen Informationen.
Screen-Mirroring
Mittels integrierten WLAN-Router kann das Versuchsgerät zusätzlich über ein Endgerät bedient und gesteuert werden sowie die Bedienoberfläche an bis zu 10 Endgeräten dargestellt werden (Screen-Mirroring).
Zur Verfolgung und Auswertung der Versuche können über das lokale Netzwerk mittels LAN-Verbindung bis zu 10 externe Arbeitsplätze gleichzeitig genutzt werden. Eine unabhängige Navigation im Menü ist auf allen Endgeräten möglich.
RFID-Technologie
Die Zubehöre werden einfach und sicher auf der Arbeitsfläche des Basismoduls positioniert. Nach dem Aufsetzen erkennt das Basismodul das Zubehör mit Hilfe der RFID-Technologie, wählt automatisch die entsprechende Zubehör-Software in der SPS aus und führt automatisch eine Systemkonfiguration aus.
Die passende Software wird in der Bedienoberfläche des Touchscreens angezeigt.
SPS-Software im Detail
Die SPS-Software ist inhaltlich auf die einzelnen Zubehöre abgestimmt. Die Bedienoberfläche umfasst u. a. eine geführte Versuchsvorbereitung, Lernmodule mit theoretischen Grundlagen sowie eine graphische Darstellung der Messwerte.
Über eine USB- Schnittstelle können die Messwerte auf einen PC übertragen und dort ausgelesen und gespeichert werden (z.B. mit MS Excel).
E-Learning Kurs
Ein kostenloser E-Learning Kurs zum Thema Strömungsmechanik ermöglicht selbständiges Erlernen der theoretischen Grundlagen und die Nachbereitung der Versuche.
- multimedialer Lehrgang, der zeit- und ortsunabhängiges Lernen ermöglicht
- Kontrolle durch gezielte Überprüfung der Lerninhalte
- alle Inhalte sind kostenlos - gerne können Sie Auszüge für Ihre Vorlesungen verwenden
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