Vízforrás adatainak meghatározása
A társasház vízhálózatából vizet szeretnénk kivenni a kert öntözéséhez. Az öntözőrendszerek szórófejeinek működéséhez megfelelő nyomású és mennyiségű vízre van szükség. A csapból kilépő víz nyomását egy fojtószeleppel szabályozhatjuk. Meg kell mérnünk, hogy mekkora vízmennyiséget szolgáltat a hálózat az adott nyomáson. A kilépő vízsugár nyomását ábrázolhatjuk az időegységenként kifolyó víz mennyiségének függvényében. Az így kapott görbe a csőhálózat karakterisztikája. A görbe egyes pontjait könnyen meghatározhatjuk egy fojtószeleppel ellátott nyomásmérő óra, egy stopper és egy ismert térfogatú vödör segítségével.
Ha különböző nyomásértékeken megmérjük, hogy hány másodperc alatt telik mega $10\ \mathrm{literes}$ vödör, akkor egyszerű számítással megkaphatjuk, hogy az adott nyomásértéken mekkora vízhozamot biztosít a vízhálózat.
Az ábrán látható karakterisztikájú hálózat maximális nyomása $400\ 000\ \mathrm{Pa}$ az adott öntözőcsapnál, ha az el van zárva. Ha teljesen ki van nyitva, $30\ \mathrm{liter}$ víz folyik ki rajta percenként.
a) Mennyi a vízhozam, ha a $10\ \mathrm{literes}$ vödör $30\ \mathrm{s}$ alatt telik meg?
a) A vízhozam meghatározása:
3 pont
$20\ \mathrm{\displaystyle \frac{l}{perc}}$
b) Mekkora nyomáscsökkenéssel jár az öntözőcsap maximális kinyitása a teljesen zárt állapothoz képest?
A feladat szövegében az alábbi rész:
"A kilépő vízsugár nyomását ábrázolhatjuk az időegységenként kifolyó víz mennyiségének függvényében."
félrevezető megfogalmazású, hiszen ez a vizsgálandó csapból kilépő víz nyomására vonatkozik, nem pedig a fojtószepel utáni, azaz az öntözőrendszerbe belépő víz nyomására.
b) A nyomáscsökkenés meghatározása:
4 pont
(bontható)
Mivel a teljesen zárt állapothoz $\underline{400\ 000\ \mathrm{Pa}}$ (1 pont) tartozik, a teljesen nyitotthoz pedig $\underline{260\ 000\ \mathrm{Pa}}$ (1 pont), a nyomáscsökkenés $\underline{140\ 000\ \mathrm{Pa}}$ (2 pont).
c) Az öntözőrendszerünk üzemeltetésére $20\ \mathrm{liter}$ vízre van szükségünk percenként. Becsüljük meg, mennyi a nyomás ekkor a vízvezetékben!
c) A $\mathit{20}\ \displaystyle \frac{l}{perc}$ vízhozamhoz tartozó nyomás hozzávetőleges meghatározása:
4 pont
A grafikonról leolvashatóan kb. $360\ 000\ \mathrm{Pa}$.
d) $300\ 000\ \mathrm{Pa}$ nyomáson mennyi vizet ad a rendszer percenként?
d) A $\mathit{300\ 000}\ Pa$‑hoz tartozó vízhozam hozzávetőleges meghatározása:
4 pont
A grafikonról leolvashatóan kb. $28\ \mathrm{\displaystyle \frac{l}{perc}}$.
e) Egy adott locsolócsővel a feladatban szereplő hálózatot használva mikor tudunk magasabbra locsolni? Ha a hálózati nyomás nagyobb, vagy ha kisebb? Válaszát indokolja! (A cső keresztmetszetét a víz teljesen kitölti, és nem változtatjuk meg a keresztmetszetet a locsolás során.)
e) A locsolási magasság és a hálózati nyomás kapcsolatának magyarázata:
5 pont
(bontható)
A grafikon szerint a vízvezetékben nagyobb vízkivétel esetén kisebb a nyomás (1 pont). Ha a locsolócsövön több víz lép ki időegyég alatt, akkor nagyobb lesz a víz kilépési sebessége (2 pont). Ekkor a víz magasabbra tud felszökni (1 pont). Tehát a kisebb hálózati nyomás esetén lesz nagyobb a locsolási magasság (1 pont).
Összesen: 20 pont