Grundlagen der Strömungsmechanik & angewandte Hydraulik

Ergänzendes praktisches Ausbildungsmodul

• Das Ausbildungsmodul Grundlagen der Strömungsmechanik & angewandte Hydraulik vermittelt Lernenden in der Berufsausbildung grundlegendes theoretisches Wissen und praktische Kompetenzen zu Fluidverhalten, hydraulischen Grundlagen, Pumpentechnik und Wasserströmungssystemen.

• Das Modul ist speziell als Ergänzung zur technischen Ausbildung in Brunnenbohrung, Wasserversorgung, Sanitärinstallation und verwandten Disziplinen konzipiert und vermittelt die physikalischen Gesetzmäßigkeiten von Fluiddruck, Strömung, Energieübertragung und hydraulischer Leistung.

• Besonderes Augenmerk liegt auf der praktischen Anwendung der Strömungsmechanik bei Grundwasserförderung, Pumpenanlagen, Rohrleitungsnetzen und Wasserverteilungssystemen.

• Das Modul verbindet moderne Lehr- und Ausbildungsgeräte mit einem strukturierten technischen Curriculum, vordefinierten praktischen Versuchen, Messübungen und Verfahren zur Leistungsbewertung.

• Rund 25–35 Ausstattungs- und Zubehörpositionen

• 10–20 vordefinierte praktische Versuche

• Empfohlene Ausbildungskapazität: 18–24 Lernende

• Empfohlene Dauer: 60–80 Ausbildungsstunden

• Ausbildungsstruktur: rund 30 % Theorie und 70 % praktische Übungen

• Modulare Konfiguration zur Integration in bestehende Fachbereiche der Berufsausbildung

Das Curriculum gliedert sich in sechs einander ergänzende Ausbildungseinheiten.

Einführung in die grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Fluiden, darunter Dichte, Druck, Viskosität, hydrostatischer Druck, Strömungsgeschwindigkeit und Volumenstrom. Die Lernenden lernen grundlegende Messprinzipien sowie den Zusammenhang zwischen Druck, Strömung und Energie kennen.

Untersuchung laminarer und turbulenter Strömung, der Reynolds-Zahl, des Bernoulli-Prinzips, der Rohrreibung und örtlicher Druckverluste. Praktische Übungen zeigen den Einfluss von Rohrdurchmesser, Strömungsgeschwindigkeit, Ventilen, Formstücken und Leitungsgeometrie auf die hydraulische Leistung.

Einführung in Kreiselpumpen, Unterwasserpumpen und ihre Anwendungen in der Wasserförderung und -verteilung. Die Ausbildung umfasst Pumpenkennlinien, Gesamtförderhöhe, Wirkungsgrad, Betriebspunkte, Kavitation und grundlegende Prinzipien der Pumpenauswahl.

Behandlung hydraulischer Kreisläufe, Rohrleitungsnetze, Ventile, Druckregelung, Durchflussregelung und Wasserverteilungssysteme. Die Lernenden entwickeln praktische Fertigkeiten im Aufbau, Betrieb, Messen und in der Fehlersuche an einfachen hydraulischen Anlagen.

Einführung in Grundwasserbewegung, Eigenschaften von Grundwasserleitern, Ruhe- und Betriebswasserspiegel, Absenkung und Brunnenergiebigkeit. Praktische Demonstrationen behandeln Grundwasserförderung, Pumpversuche und die grundlegende Auswertung der Brunnenleistung.

Einsatz von Manometern, Durchflussmessern, Messinstrumenten und Methoden der Datenerfassung. Die Lernenden führen praktische Messungen durch, berechnen hydraulische Kenngrößen, analysieren Betriebszustände und erkennen typische Fehler in Pumpen- und Wasserversorgungsanlagen.

Das Ausbildungsmodul basiert auf einer abgestimmten Auswahl an Lehrgeräten, Versuchseinheiten, Messinstrumenten und Zubehör.

• Ausbildungsstand Strömungsmechanik

• Demonstrationseinheit hydrostatischer Druck

• Versuchsgerät zum Bernoulli-Prinzip

• Ausbildungseinheit Rohrreibung und Druckverlust

• Ausbildungsgerät Durchflussmessung

• Ausbildungssystem Kreiselpumpenkennlinien

• Demonstrationseinheit Reihen- und Parallelbetrieb von Pumpen

• Ausbildungssystem hydraulisches Rohrnetz

• Demonstrationsmodell Grundwasserströmung

• Simulationseinheit Brunnenförderung und Absenkung

Manometer, Differenzdruckmanometer, Durchflussmesser, Ventile, transparente Rohrabschnitte, Formstücke, Wasserbehälter, Messzylinder, einfache elektrische Messinstrumente, Schläuche, Verbinder und Wartungswerkzeuge.

Die endgültige Konfiguration kann an die Ausbildungsziele, die vorhandene Infrastruktur und das Budget der Einrichtung angepasst werden.

Das praktische Curriculum umfasst strukturierte Versuche, die Mess-, Analyse- und Fehlersuchkompetenzen entwickeln.

• Messung des hydrostatischen Drucks – Druck in unterschiedlichen Wassertiefen messen und den Zusammenhang zwischen Druck und Flüssigkeitshöhe überprüfen.

• Bestimmung des Volumenstroms – Volumenstrom mit verschiedenen Messmethoden bestimmen und die Ergebnisse vergleichen.

• Bernoulli-Prinzip – Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit, Druck und Höhe in einer strömenden Flüssigkeit untersuchen.

• Rohrreibungsverluste – Druckverluste in Rohrleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen und Volumenströmen messen.

• Kreiselpumpenkennlinien – Förderhöhe, Volumenstrom und Betriebsverhalten der Pumpe unter verschiedenen Bedingungen bestimmen.

• Pumpenwirkungsgrad – Hydraulische Leistung und Gesamtwirkungsgrad der Pumpe anhand gemessener Betriebsdaten berechnen.

• Reihen- & Parallelbetrieb von Pumpen – Druck- und Durchflussverhalten von Pumpen im Einzel-, Reihen- und Parallelbetrieb vergleichen.

• Simulation der Grundwasserabsenkung – Einfluss der Förderung auf den Grundwasserspiegel an einem Demonstrationsmodell beobachten und messen.

• Brunnenförderleistung – Einen simulierten Pumpversuch durchführen und Fördermenge, Absenkung und spezifische Ergiebigkeit auswerten.

• Fehlersuche in der Wasserversorgung – Druckverluste, Durchflussbegrenzungen, Lufteintritt und andere typische Betriebsprobleme erkennen.

Weitere Versuche können die Bestimmung der Reynolds-Zahl, Ventilkennlinien, Durchflussregelung, die Demonstration von Kavitation und die grundlegende Optimierung hydraulischer Systeme behandeln.

Das Modul wird mit einem strukturierten technischen Ausbildungscurriculum geliefert, das Lehrkräfte und Lernende gleichermaßen unterstützt.

Die Lehrdokumentation kann Folgendes umfassen:

• Ausbilderhandbuch mit Lernzielen und methodischen Empfehlungen

• Theoretische Grundlagen und technische Erläuterungen

• Arbeitsblätter für vordefinierte praktische Versuche

• Versuchsaufbau-Schemata und Geräteanleitungen

• Messtabellen und Rechenübungen

• Fragen für Lernende mit zugehörigen Lösungsblättern

• Bewertungsbögen für praktische Kompetenzen

• Sicherheitshinweise und Laborbetriebsanweisungen

• Richtlinien für Wartung und Inspektion der Geräte

Jeder vordefinierte Versuch folgt einer standardisierten didaktischen Struktur mit Lernzielen, benötigter Ausstattung, theoretischen Grundlagen, Versuchsablauf, Messergebnissen, Berechnungen, Kontrollfragen und erwarteten Lernergebnissen.

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Teilnehmenden in der Lage:

• grundlegende Prinzipien der Strömungsmechanik und Hydraulik zu erklären.

• Druck, Volumenstrom, Geschwindigkeit und hydraulische Verluste zu messen und zu berechnen.

• einfache Pumpenkennlinien und Betriebsbedingungen zu interpretieren.

• das hydraulische Verhalten von Wasserförder- und Verteilungssystemen zu verstehen.

• grundlegende Analysen zu Grundwasserförderung und Absenkung durchzuführen.

• typische Probleme hydraulischer Systeme zu erkennen und zu beheben.

• geeignete Sicherheitsverfahren und Messtechniken anzuwenden.

Das Modul Grundlagen der Strömungsmechanik & angewandte Hydraulik kann in einen bestehenden Fachbereich der Berufsausbildung integriert oder als eigenständiges praktisches Ausbildungslabor umgesetzt werden.

Dank seines modularen Aufbaus können Einrichtungen ihre technischen Ausbildungskapazitäten schrittweise erweitern und bleiben dabei kompatibel mit verwandten Ingenieur- und Wassertechnikdisziplinen.

Abgestimmte Ausbildungsausstattung | Praxisorientiertes Curriculum | Installation & Inbetriebnahme | Ausbilderschulung | Technischer Support