Konstruktion och uppbyggnad av testbänk för laborationer i strömningslära

Abstract

Laborationerna är viktiga för att studerandena ska kunna få mer insikt i och förståelse inom strömningslära efter den teoretiska delen av inlärningen. På grund av bristerna i det nuvarande laboratoriet, har förbättringar och utveckling av utrustningen i laboratoriet vad gäller strömningslära beslutats att göras.

Detta examensarbete behandlar planering samt uppbyggande av en testbänk för laborationer i strömningslära på Energi- och miljöteknikprogrammet på Yrkeshögskolan Arcada. Syftet för arbetet är att studerandena vid Arcada i framtiden kan använda sig av testbänken för att göra laborationer i strömningslära. Ett mål för arbetet och testbänken är att studerandena ska kunna mäta flöden och tryckfall i raka rör och rördelar och därefter jämföra resultatet med teoretiska beräkningar och tabellvärden. Ett annat mål för arbetet är att det ska kunna vara möjligt för studerandena att kontrollera och bestyrka att cirkulationspumpens pumpkurvor stämmer överens med de praktiska mätningarna. Flödes- och tryckmätningar i rörsystemet samt effektmätningar i cirkulationspumpen ska då kunna göras i laboratoriet.

I examensarbetet presenteras också viktiga begrepp och grundekvationer inom strömningslära. Teori om tryck- och strömningsförluster i rör presenteras också liksom mätning av tryck och flöde i rörsystem. I arbetet presenteras dessutom planen för testbänken samt vad som testbänken och rörsystemet i testbänken innefattar. Till slut presenteras en modell för hur en laboration i strömningslära kunde se ut.

Laboratory works are important for the students so that they can get more insight and understand fluid mechanics more after learning the theory behind it. Due to the laboratory being currently insufficient it’s been decided to improve and develop the equipment used for fluid mechanics in the laboratory.

This thesis work deals with planning as well as the construction of a test bench for laboratory work for Yrkeshögskolan Arcada. The purpose of the work is to enable the students in Arcada in the future to use the test bench for making laboratory exercises in fluid mechanics. One of the goals for this work and the test bench is for the students to be able to measure the flow and pressure drop in straight pipes and pipe parts and compare the results with the theoretical calculations and values. Another goal for the work is to enable the students to control the circulation pump’s pump curve and to check if it matches with the practical measurements. Fluid- and pressure measurements in pipes and efficiency measurements in the circulation pump should then be possible in the laboratory.

The thesis work presents important concepts and equations in the field of fluid mechanics. Theory of pressure losses and flow losses in pipes are also presented as well as measurement of pressure and flow in pipe systems. The work also presents the plan for the test bench as well as the plan for piping system in the test bench. Finally, a model is presented for how a lab could be done.

Laboratoriotyöt ovat tärkeitä, jotta oppilaat saisivat enemmän tietoa ja ymmärrystä virtaustekniikasta teoreettisten opintojen jälkeen. Nykyisessä laboratoriossa olevien puutteiden johdosta on päätetty tehdä parannuksia ja kehityksiä laboratorioon virtaustekniikan osalta.

Opinnäytetyö käsittelee virtaustekniikan testipenkin suunnittelua ja rakentamista. Testipenkki tulee Ammattikorkeakoulu Arcadan käyttöön koulun laboratoriossa. Tarkoituksena työssä on, että Arcadassa olevat opiskelijat voivat tulevaisuudessa käyttää testipenkkiä laboratoriotutkimuksiin virtaustekniikan opinnoissa. Työn ja testipenkin tavoitteena on, että oppilaat voivat mitata virtauksia ja painehäviöitä suorissa putkissa sekä putken osissa ja sen jälkeen verrata tuloksia teoreettisiin laskelmiin ja taulukkoarvoihin. Toinen tavoite työllä on, että oppilaat voivat tarkastaa ja todentaa sen, että kiertopumpun pumppukäyrät vastaavat mitattua tilannetta. Virtaus- ja painemittauksia putkistossa ja tehomit-tauksia pitää silloin voida tehdä laboratoriossa.

Opinnäytetyössä esitellään myös tärkeitä käsitteitä ja perusyhtälöitä virtaustekniikassa. Teoriaa putkissa syntyvästä painehäviöistä ja kertavastuksista on myös esitetty. Lisäksi on kerrottu teoriaa paineen ja virtauksen mittauksesta putkistoissa. Työssä esitetään myös suunnitelma testipenkistä ja minkälaisen putkiston testipenkki sisältää. Lopuksi on esitettynä esimerkkimalli laboratoriokokeesta virtaustekniikan opinnoissa.