噴嘴壓力、孔徑、流量彼此影響
噴嘴的流量與出水口的孔徑和壓力有著密切的關係,壓力增加或孔徑增加,流量都會增加,但不是線性增加,其實,在相同壓力下,噴嘴的流量與出水口的孔徑有平方正比關係;而在相同孔徑下,流量則與壓力的平方根成正比。
LORRIC 同一型號(款式)的噴嘴,提供多種流量選擇,是由於我們針對同一顆噴嘴設計不同孔徑大小與適配壓力範圍,也就是說客戶選購時,根據流量代碼與壓力,即可找到符合需求的噴嘴規格。本文將引導讀者認識流量與壓力和孔徑的關係。
一、噴嘴壓力和流量的關係
壓力變大時,流量會以平方根增加。這是怎麼來的呢?噴嘴流量是依照以下公式得到的:
[1]
• 所以說,壓力變大時,流量會如何變化?
從上述公式可以看出:
壓力增加,流量也會增加,但不是線性增加,而是平方根的關係。
如果壓力從 2 bar 提高到 8 bar(4 倍),流量只會變為原來的√4=2倍。
也就是說:
流量 Q 與壓力差 ΔP 的平方根成正比。
因此我們可以說流量Q與壓力P的關係為:
如此一來,我們可以簡單地運用流量與壓力差的關係,計算數值,像是當需要改變噴嘴的操作條件(如流量)時,可以用這個公式計算所需的壓力變化,或反過來確定不同壓力下的流量。
• 我有一顆噴嘴,想知道它在不同壓力下的流量,怎麼計算呢?
假設某噴嘴在壓力為3bar下,流量是3.91m³/s,那麼在100bar壓力下,流量是多少m³/s?
我們要求的是100bar壓力下的流量(假設為Q2),已知流量與壓力平方根成正比,我們將數值帶入公式中:
可以算出,在 100 bar 壓力下,該噴嘴的流量約為 22.56m³/s。
[2]
二、噴嘴孔徑對流量的影響
[3]
可以看出,在相同壓力下,
流量 Q 與孔徑平方 D2成正比
基於流量與孔徑平方成正比的假設,我們可以用以下公式計算流量:
試算範例:
在壓力相同情況下,但具有不同孔徑尺寸的噴嘴,怎麼計算流量?
已知在噴孔直徑為2mm時,噴嘴流量是10L/min,試問將孔徑增加為4mm,流量是多少?
將已知值代入:
則可以算出,在孔徑為4mm,該噴嘴的流量約為 40L/min
三、錯誤迷思:用孔徑選噴嘴
孔徑不等於噴灑效果,如本文前兩段落所示,一顆噴嘴的噴灑表現受到孔徑、壓力與流量多種因素影響。
非專業噴嘴銷售平台多以孔徑尺寸為唯一規格,但實際上,噴嘴的流量與噴灑角度並非僅靠孔徑即可決定。例如扇形噴嘴的橄欖狀孔口無法直觀定義孔徑大小。同樣1mm孔徑的噴嘴,流量、角度、衝擊力分佈可能完全不同。
專業廠商設計噴嘴時,首先考量的是「客戶要什麼樣表現?」,我們的噴嘴以噴灑角度與流量對應壓力的對照表,先讓客戶進行初步規格選型,若客戶實際使用,發現噴出的效果不符需求時,我們首先考量的不是增減孔徑,而是會了解分布的情況如何?現場遇到的問題為何?改變型號是否會改善效果?藉由多方考量去達成客戶期望的噴灑效果。