Torricellischer Ausflußversuch: An einem Modellgefäß wird der hydrostatisch getriebene Ausfluß von Wasser untersucht. Hierbei wird der Volumenstrom der Flüssigkeit als Funktion des Flüssigkeitspegelstandes ermittelt. Als theoretische Grundlage zur Beschreibung des Vorganges wird die Bernoullische Gleichung abgeleitet und herangezogen. Der Vergleich des Ausflusses aus dem Gefäß direkt mit dem Fall des Ausströmens durch ein Rohr zeigt die Wirkung von viskosen Kräften.

Rohrwiderstand: Der Einfluß der Geometrie, Reynoldszahl und Oberflächenrauheit auf das Widerstandsverhalten von durchströmten Rohren und Rohrleitungselementen (Krümmern, Ventilen, etc.) wird anhand einer Wasserströmung meßtechnisch erfaßt. Für das Experiment wird ein Aufbau mit einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt. Verschiedene Methoden zur Messung von Volumenströmen durch Rohre, wie magneto-induktive und Blenden-Messtechniken, werden eingesetzt und verglichen.

Hitzdrahtanemometrie: Die Vermittlung der Wirkungsweise und der Handhabung von Hitzdrahtsonden bei der Messung von Strömungsgeschwindigkeiten sind Ziel des Versuchs. Das Vorgehen zur Kalibration der Sonde wird detailliert demonstriert, wobei ein Prandtl-Rohr als Referenz eingesetzt wird. Das Messgerät wird dann zur Untersuchung von Luftströmungen eingesetzt. Bestimmt werden Mittelwerte und Schwankungsbreite der gemessenen Geschwindigkeiten.

LDA-basierte Durchflußmeßtechnik: Anhand einer modernen Meßtechnik auf Laser-Doppler-Basis wird der Durchfluß von Wasser durch ein Rohrleitungssystem gemessen. Die Grundlagen der Laser-Doppler-Anemometrie werden erläutert, und Messungen werden durchgeführt und mit Ergebnissen aus Ausliterungsversuchen verglichen. Als Grundvoraussetzung für die Anwendung dieser LDA-Meßtechnik ist die Laminarität der Strömung wichtig.

Title:

Practical in fluid mechanics I

Prerequisites

Lecture course fluid mechanics I, if possible

Contents

The practical complements the lecture course in fluid mechanics in the 6th semester (Kernfach) and provides experience in modern measuring techniques and various kinds of flows. The practical is compulsory for chemical- and bio-engineering students with fluid mechanics I , and its contents are sometimes touched in examinations in fluid mechanics by Prof. Delgado. The following experiments are carried out.

Torricelli: Flow from Containments The hydrostatically driven flow of water out of a model containment is investigated. The liquid flow rate is determined as a function of the liquid head in the containment. The Bernoulli equation along the stream lines is derived and applied as a theoretical basis. The influence of friction forces is demonstrated by comparing the flow directly out of the containment with the outflow through a tube.

Flow resistance in tubes: The influence of geometry, Reynolds number and surface roughness on the flow resistance of tubes and connecting elements like pipe bends and valves is investigated experimentally. A closed-loop facility is used for this purpose. Different methods for measuring flow rates through tubes, like magneto-inductive and standard-orifice methods, are used and compared.

Hot wire anemometry: The aim of this experiment is to provide experience with the principles and application of a hot-wire anemometer for measuring flow velocities. The technique for calibrating the hot-wire probe is demonstrated in detail, using a Prandtl tube as a reference. The measuring technique is then applied to different air flows.

LDA-based flow rate measurements: The flow rate of water through a tube is measured using a modern measuring technique on the basis of laser-Doppler anemometry. The basics of LDA are explained, and measurements are carried out and compared with the results from experiments with a bucket, scale and stopwatch. One necessary prerequisite for applying the LDA technique is that the flow through the test section must be laminar.