Strömungsmessung
Dieses Remote-Labor dient der Untersuchung des auftretenden Druckverlustes infolge von Einbauten in einer verfahrenstechnischen Anlage, speziell infolge einer Drossel und einer Kugelschüttung. Die Anlagenkennlinie ist durch eine pneumatische Drossel variabel, sodass die Abhängigkeit des Betriebspunkts einer Kreiselpumpe von der Anlagenkennlinie und der Pumpendrehzahl untersucht werden kann. Im Alternativszenario wird der Druckverlust über einer manuell vorbereiteten Kugelschüttung untersucht und mit verschiedenen Vorhersagemodellen verglichen. Studierende können somit theoretische Zusammenhänge experimentell erfahren, eigene Messdaten erfassen und Berechnungsmodelle validieren.
Aufwand
Implementierung
Dieses Remote-Labor wurde auf der Grundlage eines traditionellen Prüfstandes entwickelt. In die Umrüstung und Steuerung der Komponenten sowie die technische und didaktische Entwicklung sind mehrere Arbeitsjahre eingegangen. Viele der notwendigen Schritte benötigen heutzutage nur noch einen deutlich geringeren Arbeitsaufwand
Durchführung
Der Aufwand für die Durchführung des fast autark betriebenen Remote-Laborversuchs ist geringer als für eine Durchführung in der Präsenzlehre. Die Einweisung und insbesondere die Durchführung der Versuche können zu beliebigen Zeiten und ohne Aufsichtsperson geschehen. Dazu sind die wählbaren Parameter auf dauerhaft sichere Betriebsgrenzen begrenzt
Erhalt des Labors
Auch Remote-Labore müssen regelmäßig gewartet werden, insbesondere im Bereich der Software. Aktuelle Updates sollten regelmäßig aufgespielt werden, um bspw. auch Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen, welche sich durch den Zugriff über das Internet auf das Labor ergeben.
Zielgruppen
Product Owner
Lehrende im Maschinenbau und angrenzenden Ingenieurwissenschaften (Themengebiet: Strömungsmechanik/Verfahrenstechnik)
Target Group
Studierende ingenieurtechnischer Studiengänge mit den Themen Strömungsmechanik, (mechanische) Verfahrenstechnik und Messtechnik.
Einsatzszenario
Das Remote-Labor „Strömungsmessung“ bietet zwei Einsatzszenarien, welche im Rahmen von Fachlaborversuchen durchgeführt werden können. Zwei wählbaren „Strömungspfade“ ermöglichen Versuche mit unterschiedlicher Komplexität. Im Bachelorstudium können Studierende den Einfluss der Anlagenkennlinie, welche durch die Einstellung der Drossel variiert wird, auf den sich einstellenden Betriebspunkt der Kreiselpumpe erfahren. Zusätzlich wird es den Studierenden ermöglicht, durch eine Änderung der Drehzahl die Pumpenkennlinie an die jeweiligen Anlagenkennlinien anzupassen und so verschiedene Betriebspunkte zu erarbeiten. Die Studierenden werden somit in der Lage versetzt, einen Versuchsaufbau im Remote-Betrieb zu bedienen, unter-schiedliche Einstellungen zu messen und Anpassungen vorzunehmen. Im Masterstudium kann die Durchströmung der Kugelschüttung untersucht werden. Diese wird durch den entstehenden Druckverlust charakterisiert. Anhand von aus der Literatur bekannten Gleichungen können Vergleiche angestellt werden. Somit ist es möglich, aus dem gemessenen Druckverlust und dem Betriebspunkt der Pumpe Rückschlüsse auf Kenngrößen des Kugelkollektivs zu ziehen. Alternativ kann der gemessene Druckverlust mit dem für ein bekanntes Kugelkollektiv berechneten Druckverlust verglichen werden, um die Vorher¬sage-kraft der Gleichungen zu evaluieren. Die Studierenden werden somit in die Lage versetzt, eigene Rückschlüsse zu ziehen, die Qualität ihrer Messungen zu beurteilen und die Ergebnisse vergleichend zu bewerten.
Download
• BEETBox_Strömungsmessung_Präsentation.pdfVeröffentlichungen
D. Kruse, S. Frerich, M. Petermann, T. R. Ortelt and A. E. Tekkaya (2016). Remote labs in ELLI: Lab experience for every student with two different approaches. In 2016 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), Abu Dhabi, 2016, pp. 469-475, DOI: https://doi.org/10.1109/EDUCON.2016.7474595Kruse D., Kuska R., Frerich S., May D., Ortelt T.R., Tekkaya A.E. (2018). More Than “Did You Read the Script?”. In: Auer M., Zutin D. (eds) Online Engineering & Internet of Things. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 22. Springer, Cham. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-64352-6_16
Kruse, D. (2017). Virtualisierung eines verfahrenstechnischen Prozesses als remote Labor für die Aus- und Weiterbildung in Industrie 4.0 (Dissertationsschrift). Bochum, Deutschland.
P. Trentsios, M. Wolf, S. Frerich (2020). Remote Lab meets Virtual Reality – Enabling immersive access to high tech laboratories from afar. In: Procedia Manufacturing 43, pp. 25 31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.02.104
