ss20:mini-tornado

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ss20:mini-tornado [2023/01/19 00:06] – [Aufbau] derfelixxss20:mini-tornado [2023/01/19 00:07] (aktuell) – [Durchführung] derfelixx
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 ===== Aufbau ===== ===== Aufbau =====
-{{:tornado_setup_final.png?240 |Skizze des Prototypen der Tornadoröhre}}+{{:tornado_setup_final.png?200 |Skizze des Prototypen der Tornadoröhre}}
  
 Unser Prototyp der Tornado-Röhre besteht aus einer $5mm$-dicken Plexiglas-Folie, die zu einem Tubus mit den Maßen $h=100cm$ und $d=28cm$ zusammengerollt ist. Als Deckel dienen runde Farbeimerdeckel, in deren Einkerbungen die Plexiglas-Folie fixiert ist. Zusätzlich sind alle Kontaktstellen mit Folie abgedichtet, was zusätzlich auch die Stabilität erhöht. Auf der Mantelfläche befinden sich jeweils 6 vertikale Reihen äquidistanter Löcher (L), mit jeweils 14 $ø3mm$- und 17 $ø6mm$-Löchern.   Unser Prototyp der Tornado-Röhre besteht aus einer $5mm$-dicken Plexiglas-Folie, die zu einem Tubus mit den Maßen $h=100cm$ und $d=28cm$ zusammengerollt ist. Als Deckel dienen runde Farbeimerdeckel, in deren Einkerbungen die Plexiglas-Folie fixiert ist. Zusätzlich sind alle Kontaktstellen mit Folie abgedichtet, was zusätzlich auch die Stabilität erhöht. Auf der Mantelfläche befinden sich jeweils 6 vertikale Reihen äquidistanter Löcher (L), mit jeweils 14 $ø3mm$- und 17 $ø6mm$-Löchern.  
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 Durch den unteren Deckel des Tubus' wird mittig ein Schlauch geführt, der mit einem Nebelreservoir (R) verbunden ist. Als Reservoir dient ein 5l-Plastikkanister, in den mit einer handelsüblichen Nebelmaschine Nebel geleitet wird. Nach Einschalten des Festplattenlüfters wird der Nebel in den Wirbelkanal gesaugt. Das Reservoir verhindert dabei, dass die Nebelteilchen von der Ausströmdüse der Nebelmaschine zu schnell in den Tubus beschleunigt werden und die effektive Strömungsbarriere dadurch einfacher überwinden können.  Durch den unteren Deckel des Tubus' wird mittig ein Schlauch geführt, der mit einem Nebelreservoir (R) verbunden ist. Als Reservoir dient ein 5l-Plastikkanister, in den mit einer handelsüblichen Nebelmaschine Nebel geleitet wird. Nach Einschalten des Festplattenlüfters wird der Nebel in den Wirbelkanal gesaugt. Das Reservoir verhindert dabei, dass die Nebelteilchen von der Ausströmdüse der Nebelmaschine zu schnell in den Tubus beschleunigt werden und die effektive Strömungsbarriere dadurch einfacher überwinden können. 
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-{{:minitornado_3.jpg?240 |Die momentane Drehgeschwindigkeit kann aus dem periodischen Output-Signal des Lüfters ermittelt werden.}}+{{:minitornado_3.jpg?180 |Die momentane Drehgeschwindigkeit kann aus dem periodischen Output-Signal des Lüfters ermittelt werden.}}
  
 Der Tornado-Aufbau wird in einem geschlossenen Raum aufgebaut, um externe Luftzirkulationen zu minimieren. Über das Potentiometer kann nun eine Drehgeschwindigkeit zwischen Minimal- und Maximalgeschwindigkeit des Lüfters eingestellt werden, die über das periodische Output-Signal des Lüfters auf dem Oszilloskop präzise reproduziert werden kann. Nach einer Anlaufphase von ca. einer halben Minute hat sich das System weitestgehend stabilisiert und es kann Nebel in das Reservoir eingeführt werden, der in den Wirbelkanal gesogen wird. Über eine seitliche Beleuchtung kann der Kontrast des Rauchs zum Hintergrund erhöht werden. Durch Zukleben der auf der Mantelfläche befindlichen Löcher wird die gesamte Einströmfläche variiert. Für verschiedene Variationen von gesamter Einströmfläche und Drehgeschwindigkeit des Rotors kann nun die Tornado-Konsistenz objektiv beurteilt werden. Dabei richtet sich die Beurteilung nach der Stabilität des Tornados während eines Füllzyklus', dem Anteil des Nebels der aus dem Wirbelkanal entweicht, sowie dem Confinement des Wirbelkanals.  Der Tornado-Aufbau wird in einem geschlossenen Raum aufgebaut, um externe Luftzirkulationen zu minimieren. Über das Potentiometer kann nun eine Drehgeschwindigkeit zwischen Minimal- und Maximalgeschwindigkeit des Lüfters eingestellt werden, die über das periodische Output-Signal des Lüfters auf dem Oszilloskop präzise reproduziert werden kann. Nach einer Anlaufphase von ca. einer halben Minute hat sich das System weitestgehend stabilisiert und es kann Nebel in das Reservoir eingeführt werden, der in den Wirbelkanal gesogen wird. Über eine seitliche Beleuchtung kann der Kontrast des Rauchs zum Hintergrund erhöht werden. Durch Zukleben der auf der Mantelfläche befindlichen Löcher wird die gesamte Einströmfläche variiert. Für verschiedene Variationen von gesamter Einströmfläche und Drehgeschwindigkeit des Rotors kann nun die Tornado-Konsistenz objektiv beurteilt werden. Dabei richtet sich die Beurteilung nach der Stabilität des Tornados während eines Füllzyklus', dem Anteil des Nebels der aus dem Wirbelkanal entweicht, sowie dem Confinement des Wirbelkanals. 
  • ss20/mini-tornado.1674083197.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2023/01/19 00:06
  • von derfelixx