HM15009D

8/18/2019 HM15009D

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Systeme für die technische Ausbildung

HM150.09 Seitliche Ausströmung

aus Mündungen

G.U.N.T. Gerätebau GmbH

Postfach 1125

D-22881 Barsbüttel / Germany

Telefon (040) 670854-0

Fax (040) 670854-42

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Druckschrift-Nr.: 917.00009A15002 09/98

Versuchsanleitung

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HM 150.09 Ausströmung aus Mündungen

A l l e

R e c

h t e v o r b e

h a

l t e n

G . U . N . T . G

e r ä

t e b a u

G m

b H

, B a r s

b ü t t e

l

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Inhaltsverzeichnis

1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2 Vergleich zwischen theoretischem und gemessenemStrahlverlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1 Theoretischer Strahlverlauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2 Versuchsdurchführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 9 / 9 8


A l l e R e c h t e v o r b e h a l t e n G . U . N . T . G

e r ä t e b a u G m b H ,

B a r s b ü t t e l

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1 Einführung

Mit dem Gerät HM 150.09 Ausströmung aus

Mündungen können Düsen unterschiedlichen

Durchmessers kalibriert werden. Ein Plexiglaszy-

linder, ausgerüstet mit einem einstellbaren Über-

lauf und einer Skala, erlaubt ein genaues

Einstellen und Ablesen der Wassersäulenhöhe.

Am Zylinderfuß können unterschiedliche Düsen

eingesetzt werden, eine Spezialdichtung verhin-

dert Leckage.

Um den austretenden Strahl auszumessen, ist das

Gerät mit Positionsstangen auf einem weißen Ta-

blett ausgerüstet, welches hinter dem Strahl posi-

tioniert ist.

Das Gerät wird auf das Basismodul Strömungs-

lehre HM 150 aufgesetzt, welches die Wasserzu-

und -abfuhr übernimmt. In diesem Falle ist keine

permanente Wasserzufuhr erforderlich.

Mit dem Gerät können folgende Themengebiete

behandelt werden:

- Bestimmung des Ausflußkoeffizienten für un-

terschiedliche Düsengrößen

- Vergleich verschiedener Düsen

- Optische Untersuchung der Veränderung ei-

nes Wasserstrahles in Abhängigkeit zum

Durchfluß

- Einfluß einer Veränderung der Wassersäulen-

höhe

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1 Einführung 1

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2 Vergleich zwischen theoretischem und gemessenem Strahlverlauf

2.1 Theoretischer Strahlverlauf

Wird ein wassergefüllter Tank durch eine Düse

entleert, wandelt diese die potentielle Energie des

Wassers in kinetische Energie um.

Unter Vernachlässigung der Verluste kann man

daher die potentielle und die kinetische Energie

gleichsetzen:

12m v2 = m g h

g ist dabei die Erdbeschleunigung, h die Wasser-

säulenhöhe. Umgeformt nach der Geschwindig-

keit v ergibt sich

v = √ 2 g h .

Für eine mathematische Beschreibung des Strahl-

verlaufs werden kartesische Koordinaten eingeführt.

Der horizontale Anteil der Geschwindigkeit v wird

mit x. und der vertikale mit y

. bezeichnet. x

. ist

konstant und gleich der Geschwindigkeit in der

Düse. y. hängt von der Erdbeschleunigung ab

x. = √ 2 g h , y

. = g t .

Integration über der Zeit ergibt die Ortsfunktion

des Strahlverlaufs

x = x. t , y =

12

g t2 .

Elimination der Zeit t ergibt die vertikale Position y

abhängig zum Düsenabstandx und der Wassersäu-

lenhöhe h

y(x) = 12

g x

2

x.2 =

14

x

2

h .

x

y

y.

x

.

v

Düse

Strahlverlauf

h

v

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2 Vergleich zwischen theoretischem und gemessenem Strahlverlauf 2

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2.2 Versuchsdurchführung

- Einbau von Düse Nr. 1(Ø 4mm) in das Über-

gangsstück.

ACHTUNG! Dichtring nicht vergessen.

- Gerät an die Wasserversorgung des Grundge-

rätes HM 150 anschließen und Pumpe starten.

- Überlauf auf eine Wassersäule von 400 mm

einstellen.

- Von rechts beginnend Justierstangen so ein-

stellen, daß die Spitzen Kontakt zum Wasser-

strahl haben.

- Vertikale Position y des Wasserstrahles able-

sen und in einer Tabelle notieren.

Übergangs- Düsestück

No. 1

No.2

4 mm

8 mm

Dichtring

Einstellen

Wasser-anschluß

400 mm

Kontakt

zum Strahl

Einstellen

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Für einen besseren Vergleich werden die Werte

graphisch aufgetragen:

Die gemessene Kurve verläuft unterhalb der be-

rechneten Kurve. Dies wird von Reibungsverlu-

sten in der Düse und vom Luftwiderstand des

freien Strahls verursacht.

4

5

6

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

x-Position in m

gemessener und theoretischer Strahlverlauf

gemessen

theoretisch

y - P o s i t i o n i n m

0

0.0250.05

0.075

0.1

0.125

0.15

0.175

0.2

gemessener und berechneter Strahlverlauf(Wassersäule 0.4 m)

x-Position in m y-Position in m(gemessen)

y-Position in m (berechnet)

0 0.000 0.000

0.07 0.003 0.003

0.14 0.016 0.012

0.21 0.036 0.028

0.28 0.064 0.049

0.35 0.097 0.076

0.42 0.140 0.11

0.49 0.192 0.15

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3 Technische Daten

Plexiglaszylinder DurchmesserØ200 mmHöhe: 435 mm

Durchmesser Düse: 1 Stck Ø 4 mm1 Stck Ø 8 mm

Hauptabmessungen: Höhe: 700 mm

Länge: 865 mmBreite: 640 mm

Gewicht: 25 kg

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3 Technische Daten 5

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