Spuitstuk: Verskil tussen weergawes
No edit summary |
|||
(59 wysigings tussenin deur 5 gebruikers nie gewys nie) | |||
Lyn 1: | Lyn 1: | ||
'n '''Spuitstuk''' is 'n toestel wat ontwerp is om die rigting of eienskappe van 'n vloeistof vloei te beheer (veral om snelheid te verhoog) as dit uit (of in) 'n ingeslote kamer of pyp gaan. |
'n '''Spuitstuk''' is 'n toestel wat ontwerp is om die rigting of eienskappe van 'n vloeistof se vloei te beheer (veral om snelheid te verhoog) as dit uit (of in) 'n ingeslote kamer of pyp gaan. |
||
'n Spuitstuk is dikwels 'n pyp of buis van wisselende deursnitarea. Dit word |
'n Spuitstuk is dikwels 'n pyp of buis van wisselende deursnitarea. Dit word gebruik om die vloeitempo, spoed, rigting, massa, vorm, en/of die druk van die stroom wat daaruit gaan te beheer. In 'n spuitstuk verhoog die snelheid van die vloeistof ten koste van sy drukenergie volgens die [[Bernoulli-beginsel]]. |
||
== Formule == |
|||
[[Lêer:Spuitstuk1.PNG|duimnael|regs|400px|Berekening van die drukval deur 'n spuitstuk.]] |
|||
==Berekeninge== |
|||
Hierdie formule vir die snelheid deur 'n spuitstuk kan uit die [[Bernoulli-beginsel|Bernoullivergelyking]] afgelei word en soos volg uitgedruk word: |
|||
Die formule vir 'n spuitstuk word soos volg gegee:<ref>Norman Lieberman, "A working guide to process equipment", 3de uitgawe, bl 155-158</ref> |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|-align=center |
|||
| |
|||
<math>v \quad = \quad k \sqrt{2 \Delta P \over \rho} \quad = \quad k \sqrt{2 g \Delta h} \qquad (k < 1)</math> |
|||
|} |
|||
Waarː |
|||
* <math>\Delta P</math> = Drukval oor die spuitstuk (Pa) |
|||
* <math>\rho</math> = Digtheid van die vloeier deur die spuitstuk (kg/m<sup>3</sup>) |
|||
* <math>v</math> = Snelheid deur die spuitstuk (m/s) |
|||
* <math>k</math> = Hierdie konstante moet eksperimenteel bepaal word en is kleiner as een. |
|||
Hierdie formule geld slegs in die volgende twee gevalle: |
|||
# Wanneer die [[viskositeit]] laer as 5 of 10 cP is (soos bv warm heuning). Water se viskositeit is 1 cP by 21 °C. |
|||
# Wanneer die snelheid van die vloeier opstroom baie laer is as die snelheid deur die spuitstuk. Indien dit nie die geval is nie, dan moet dit gekorrigeer word deur die [[Bernoulli-beginsel]]. |
|||
== Bylae == |
|||
=== Bylaag Aː Herleiding van formule === |
|||
Volgens die [[Bernoulli-beginsel]] is: |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|-align=center |
|||
| |
|||
<math>{v^2 \over 2} + gh + {P\over\rho}=\mathrm{konstant}</math> |
|||
|} |
|||
Waar: |
|||
* <math>v</math> = snelheid in m/s |
|||
* <math>P</math> = druk in Pa kg/(m.s<sup>2</sup>) |
|||
* <math>g</math> = 9.81 m/s<sup>2</sup> |
|||
* <math>h</math> = hoogte in meter |
|||
* <math>\rho</math> = digtheid in kg/m<sup>3</sup> |
|||
Elke term se eenhede is dus m<sup>2</sup>/s<sup>2</sup> |
|||
Indien die vergelyking vir die inlaat en uitlaat kondisies gelyk gestel word (inlaatkondisies = 1, uitlaatkondisies = 2): |
|||
:<math>{v_2^2 \over 2} + gh_2 + {P_2\over\rho_2} \quad = \quad {v_1^2 \over 2} + gh_1 + {P_1\over\rho_1}</math> |
|||
Om vergelyking te kry vir snelheid in terme van die spuitstuk se inlaat druk: |
|||
::<math>v = v_2</math> {{spaces|10}} <math>v_1 = 0</math> (inlaatsnelheid baie klein) {{spaces|10}} <math>h_1 = h_2</math>{{spaces|10}} <math>\Delta P = P_2 - P_1</math> = drukval ook spuitstuk |
|||
Dan: |
|||
:<math>\frac{v^2}{2} = \frac{\Delta P}{\rho} \qquad \Rightarrow \qquad v = \sqrt{2 \Delta P \over \rho}</math> |
|||
Indien die snelheid uitgedruk word in terme van hoogte van water in tenk: |
|||
::<math>v = v_2</math> {{spaces|10}} <math>v_1 = 0</math> (inlaatsnelheid baie klein) {{spaces|10}} <math>P_1 = P_2</math> (beide atmosferies) |
|||
Dan: |
|||
:<math>\frac{v^2}{2} = g \Delta h \qquad \Rightarrow \qquad v = \sqrt{2 g \Delta h}</math> |
|||
Let daarop dat hierdie vergelykings slegs geld vir ideale toestande. Die snelheid sal effens kleiner wees weens wrywingsverliese. Daarom is 'n konstante kleiner as een nodig. Die konstante word eksperimeteel bepaal. |
|||
Vir nie-ideale toestande geld die volgende dusː |
|||
:<math>v \quad = \quad k \sqrt{2 \Delta P \over \rho} \quad = \quad k \sqrt{2 g \Delta h}</math>,{{spaces|10}} waar {{spaces|10}} <math>k < 1</math> |
|||
=== Bylaag Bː Konstante === |
|||
==== Norman Lieberman ==== |
|||
Norman Lieberman <ref>Norman Lieberman, "A working guide to process equipment", 3de uitgawe, bl 155-158</ref> gebruik die volgende formule vir die drukval oor 'n spuitstuk: |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|-align=center |
|||
| |
|||
<math>\Delta H = K \times v^2</math> |
|||
|} |
|||
:<math>\Delta H = K \times v^2</math> |
|||
{| class="wikitable" |
{| class="wikitable" |
||
Lyn 22: | Lyn 98: | ||
|<math>K</math> |
|<math>K</math> |
||
|Konstante |
|Konstante |
||
|0.34 duim.s<sup>2</sup>/vt<sup>2</sup> |
|'''0.34''' duim.s<sup>2</sup>/vt<sup>2</sup> |
||
|0.09296 s/m |
|'''0.09296''' s/m |
||
|- align="center" |
|- align="center" |
||
|<math>v</math> |
|<math>v</math> |
||
|Snelheid deur spuitstuk |
|Snelheid deur spuitstuk |
||
| |
|vt/s |
||
|m/s |
|m/s |
||
|} |
|} |
||
'''Omskakeling van konstante''' |
|||
Hierdie formule geld slegs in die volgende twee gevalle: |
|||
# Wanneer die [[viskositeit]] laer as 5 of 10 cP (soos warm stroop) is. Water se viskositeit is 1 cP by 21 °C. |
|||
# Wanneer die snelheid van die vloeier opstroom baie laer is as die snelheid deur die spuitstuk. Indien dit nie die geval is nie, dan dit gekorrigeer word deur die [[Bernoulli beginsel|Bernoulli vergelyking]]. |
|||
Die volgende wys hoe 'n mens die konstante van 0.34 in Britse eenhede omskakel na standaardeenhede: |
|||
==Verwysings== |
|||
:<math>\Delta H = 0.34 \times v^2</math> |
|||
:<math>[duim] = 0.34 \times [vt/s]^2</math> |
|||
:<math>0.34 \frac{duim.s^2}{vt^2} = 0.34 \left [ \frac{duim.s^2}{vt^2} \right ] \times \left [ \frac{0.0254 m}{duim} \right ] \times \left [ \frac{ft}{0.3048 m} \right ]^2 = 0.09296 \frac{s}{m}</math> |
|||
'''Skakel Norman Lieberman konstante om na konstante in standaard formaat''' |
|||
:<math>0.09296v^2 = \Delta h</math> |
|||
:<math>v = \frac{1}{\sqrt{0.09296}} \sqrt{\Delta h} \quad = \quad \frac{1}{\sqrt{2 \times g \times 0.09296}} \sqrt{2 g \Delta h}</math> |
|||
Dus isː |
|||
:<math>k = \frac{1}{\sqrt{2 \times g \times 0.09296}} = 0.74</math> |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|-align=center |
|||
| |
|||
<math>v \quad = \quad 0.74 \sqrt{2 \Delta P \over \rho} \quad = \quad 0.74 \sqrt{2 g \Delta h}</math> |
|||
|} |
|||
==== K & R Gieke ==== |
|||
K & R Gieke <ref>K & R Gieke, ''A collection of Technical formulae''</ref> gebruik die volgende formulesː |
|||
Waar: |
|||
* <math>P</math> = Druk in Pa |
|||
* <math>v</math> = Uitlaat snelheid in m/s |
|||
* <math>\dot{V}</math> = Volumevloeitempo in m<sup>3</sup>/s |
|||
* <math>\rho</math> = digtheid in kg/m<sup>3</sup> |
|||
* <math>A</math> = Deursnitarea van spuitstuk of gat in m<sup>2</sup> |
|||
* <math>C_d</math> = Uitlaatkoëffisiënt <math>C_d = C_c \times C_v</math> |
|||
* <math>C_c</math> = Kontraksiekoëffisiënt |
|||
** <math>C_c</math> = 0.62 vir skerp kante |
|||
** <math>C_c</math> = 0.97 vir goed geronde kante |
|||
* <math>C_v</math> = Snelheidskoëffisiënt <math>C_v = 0.97</math> |
|||
* <math>b</math> = Wydte van gat (m) |
|||
* <math>F</math> = Reaksiekrag (N) |
|||
{| class="wikitable" |
|||
|- |
|||
|'''Opening aan die onderkant''' |
|||
:<math>v = C_v \sqrt{2gH}</math> |
|||
:<math>\dot{V} = C_d A \sqrt{2gH}</math> |
|||
| [[Lêer:Gieck1.png|center|150px]] |
|||
|- |
|||
|'''Klein opening aan die kant''' |
|||
:<math>v = C_v \sqrt{2gH}</math> |
|||
:<math>s = 2 \sqrt{Hh}</math> |
|||
:<math>\dot{V} = C_d A \sqrt{2gH}</math> |
|||
:<math>F = \rho \dot{V} v</math> |
|||
| [[Lêer:Gieck2.png|center|200px]] |
|||
|- |
|||
|'''Groot openinge aan die kant''' |
|||
:<math>\dot{V} = \frac{2}{3}C_d b \sqrt{2g} \left( H_2^{3/2} - H_1^{3/2} \right)</math> |
|||
| [[Lêer:Gieck3.png|center|150px]] |
|||
|- |
|||
|'''Druk op die oppervlak van die vloeistof''' |
|||
:<math>v = C_v \sqrt{2 \left(gH + \frac{P}{\rho} \right)}</math> |
|||
:<math>\dot{V} = C_d A \sqrt{2 \left(gH + \frac{P}{\rho} \right)}</math> |
|||
| [[Lêer:Gieck4.png|center|180px]] |
|||
|- |
|||
|'''Vloeistof by druk''' |
|||
:<math>v = C_v \sqrt{2 \frac{P}{\rho}}</math> |
|||
:<math>\dot{V} = C_d A \sqrt{2 \frac{P}{\rho}}</math> |
|||
| [[Lêer:Gieck5.png|center|150px]] |
|||
|} |
|||
== Verwysings == |
|||
{{Verwysings}} |
{{Verwysings}} |
||
== Kyk ook == |
|||
* [[Bernoullibeginsel]] |
|||
* [[Vloeimeetskyf]] |
|||
* [[Pitotbuis]] |
|||
* [[Sif]] |
|||
== Eksterne skakels == |
|||
{{Commons-kategorie inlyn|Nozzles}} |
|||
{{Saadjie}} |
{{Saadjie}} |
||
{{Normdata}} |
Huidige wysiging sedert 09:32, 9 Junie 2023
'n Spuitstuk is 'n toestel wat ontwerp is om die rigting of eienskappe van 'n vloeistof se vloei te beheer (veral om snelheid te verhoog) as dit uit (of in) 'n ingeslote kamer of pyp gaan.
'n Spuitstuk is dikwels 'n pyp of buis van wisselende deursnitarea. Dit word gebruik om die vloeitempo, spoed, rigting, massa, vorm, en/of die druk van die stroom wat daaruit gaan te beheer. In 'n spuitstuk verhoog die snelheid van die vloeistof ten koste van sy drukenergie volgens die Bernoulli-beginsel.
Formule
[wysig | wysig bron]
Hierdie formule vir die snelheid deur 'n spuitstuk kan uit die Bernoullivergelyking afgelei word en soos volg uitgedruk word:
|
Waarː
- = Drukval oor die spuitstuk (Pa)
- = Digtheid van die vloeier deur die spuitstuk (kg/m3)
- = Snelheid deur die spuitstuk (m/s)
- = Hierdie konstante moet eksperimenteel bepaal word en is kleiner as een.
Hierdie formule geld slegs in die volgende twee gevalle:
- Wanneer die viskositeit laer as 5 of 10 cP is (soos bv warm heuning). Water se viskositeit is 1 cP by 21 °C.
- Wanneer die snelheid van die vloeier opstroom baie laer is as die snelheid deur die spuitstuk. Indien dit nie die geval is nie, dan moet dit gekorrigeer word deur die Bernoulli-beginsel.
Bylae
[wysig | wysig bron]Bylaag Aː Herleiding van formule
[wysig | wysig bron]Volgens die Bernoulli-beginsel is:
|
Waar:
- = snelheid in m/s
- = druk in Pa kg/(m.s2)
- = 9.81 m/s2
- = hoogte in meter
- = digtheid in kg/m3
Elke term se eenhede is dus m2/s2
Indien die vergelyking vir die inlaat en uitlaat kondisies gelyk gestel word (inlaatkondisies = 1, uitlaatkondisies = 2):
Om vergelyking te kry vir snelheid in terme van die spuitstuk se inlaat druk:
- (inlaatsnelheid baie klein) = drukval ook spuitstuk
Dan:
Indien die snelheid uitgedruk word in terme van hoogte van water in tenk:
- (inlaatsnelheid baie klein) (beide atmosferies)
Dan:
Let daarop dat hierdie vergelykings slegs geld vir ideale toestande. Die snelheid sal effens kleiner wees weens wrywingsverliese. Daarom is 'n konstante kleiner as een nodig. Die konstante word eksperimeteel bepaal.
Vir nie-ideale toestande geld die volgende dusː
- , waar
Bylaag Bː Konstante
[wysig | wysig bron]Norman Lieberman
[wysig | wysig bron]Norman Lieberman [1] gebruik die volgende formule vir die drukval oor 'n spuitstuk:
|
Simbool | Beskrywing | Britse eenhede | Standaard eenhede |
---|---|---|---|
Drukval oor spuitstuk | duim vloeistof | meter vloeistof | |
Konstante | 0.34 duim.s2/vt2 | 0.09296 s/m | |
Snelheid deur spuitstuk | vt/s | m/s |
Omskakeling van konstante
Die volgende wys hoe 'n mens die konstante van 0.34 in Britse eenhede omskakel na standaardeenhede:
Skakel Norman Lieberman konstante om na konstante in standaard formaat
Dus isː
|
K & R Gieke
[wysig | wysig bron]K & R Gieke [2] gebruik die volgende formulesː
Waar:
- = Druk in Pa
- = Uitlaat snelheid in m/s
- = Volumevloeitempo in m3/s
- = digtheid in kg/m3
- = Deursnitarea van spuitstuk of gat in m2
- = Uitlaatkoëffisiënt
- = Kontraksiekoëffisiënt
- = 0.62 vir skerp kante
- = 0.97 vir goed geronde kante
- = Snelheidskoëffisiënt
- = Wydte van gat (m)
- = Reaksiekrag (N)
Opening aan die onderkant
|
|
Klein opening aan die kant
|
|
Groot openinge aan die kant
|
|
Druk op die oppervlak van die vloeistof
|
|
Vloeistof by druk
|
Verwysings
[wysig | wysig bron]Kyk ook
[wysig | wysig bron]
Eksterne skakels
[wysig | wysig bron]- Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Spuitstuk.