Spuitstuk

'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.

Berekeninge

Berekening van die drukval deur 'n spuitstuk.

Die Bernoullivergelyking kan soos volg omskryf word:

$Q=k\;{\sqrt {\frac {\Delta P}{\rho }}}$            of            $\Delta P=\rho \left({\frac {Q}{k}}\right)^{2}$

Hierdie formule kan gebruik word om die drukval oor 'n spuitstuk soos volg uit te druk:

$\Delta P=k\times \rho \times v^{2}$

Waarː

• $\Delta P$ = Drukval oor die spuitstuk
• $\rho$ = Dighteid van die vloeier deur die spuitstuk
• $v$ = Snelheid deur die spuitstuk
• $k$ = 'n Konstante wat afhang van die eenhede wat gebruik word in begenoemde drie parameters. Hierdie konstante moet eksperimenteel bepaal word.

Sommige bronne gebruik die volgende formule vir die drukval oor 'n spuitstuk:

$\Delta H=K\times v^{2}$

(Kyk Bylaag A vir die herleiding van hierdie formule.)

Simbool	Beskrywing	Britse eenhede	Standaard eenhede
$\Delta H$	Drukval oor spuitstuk	duim vloeistof	meter vloeistof
$K$	Konstante	0.34 duim.s2/vt2	0.09296 s/m
$v$	Snelheid deur spuitstuk	vt/s	m/s

Hierdie formule geld slegs in die volgende twee gevalle:

1. Wanneer die viskositeit laer as 5 of 10 cP is (soos bv warm heuning). Water se viskositeit is 1 cP by 21 °C.
2. 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.

Omskakeling van konstante

Die volgende wys hoe 'n mens die konstante van 0.34 in Britse eenhede omskakel na standaardeenhede:

$\Delta H=0.34\times v^{2}$

$[duim]=0.34\times [vt/s]^{2}$

$0.34{\frac {duim.s^{2}}{vt^{2}}}=0.34\left[{\frac {duim.s^{2}}{vt^{2}}}\right]\times \left[{\frac {0.0254m}{duim}}\right]\times \left[{\frac {ft}{0.3048m}}\right]=0.09296{\frac {s}{m}}$

Kyk ook

• Bernoullibeginsel
• Vloeimeetskyf
• Pitotbuis
• Sif

Bylae

Bylaag Aː Herleiding van formule

Volgens die Bernoulli-beginsel is:

${v^{2} \over 2}+gh+{P \over \rho }=\mathrm {konstant}$

Hierdie vergelyking kan omskryf word na die algemene formule vir drukval deur 'n vernouer (kyk Bernoullibeginsel).

$Q=k\;{\sqrt {\frac {\Delta P}{\rho }}}$

As         $Q=vA$            en            $\Delta P=P$

dan         $vA=k\;{\sqrt {\frac {P}{\rho }}}$

As         $P=\rho g\Delta H$

$v=k\;{\sqrt {\frac {P}{\rho }}}$            en            $v=k\;{\sqrt {\Delta H}}$

Waar:

• $Q$ = Volume vloei deur spuitstuk
• $v$ = Snelheid deur spuitstuk
• $A$ = Deursnitarea van spuitstuk
• $\Delta P$ = Drukval oor spuitstuk
• $P$ = Druk opstroom van spuitstuk

Alternatief

Volgens die Bernoulli-beginsel is:

${v_{2}^{2} \over 2}+gh_{2}+{P_{2} \over \rho _{2}}={v_{1}^{2} \over 2}+gh_{1}+{P_{1} \over \rho _{1}}$

Waar:

• $v$ = snelheid in m/s
• $P$ = druk in Pa kg/(m.s²)
• $g$ = 9.81 m/s²
• $h$ = hoogte in meter
• $\rho$ = digtheid in kg/m³

Elke term se eenhede is dus m²/s²

(Inlaatkondisies = 1, uitlaatkondisies = 2)

Om vergelyking te kry vir snelheid in terme van spuitstuk inlaat druk:

$v=v_{2}$            $v_{1}=0$ (inlaatsnelheid baie klein)            $h_{1}=h_{2}$           $\Delta P=P_{2}-P_{1}$ = drukval ook spuitstuk

Dan:

${\frac {v^{2}}{2}}={\frac {\Delta P}{\rho }}\qquad \Rightarrow \qquad v={\sqrt {2\Delta P \over \rho }}$

Om vergelyking te kry vir snelheid in terme van hoogte van water in tenk:

$v=v_{2}$            $v_{1}=0$ (inlaatsnelheid baie klein)            $P_{1}=P_{2}$ (beide atmosferies)

Dan:

${\frac {v^{2}}{2}}=g\Delta h\qquad \Rightarrow \qquad v={\sqrt {2g\Delta h}}$

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.

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Spuitstuk.