← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Expert · Werkboek · 18. Stroming van vloeistoffen en gassen
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
E18. Stroming van vloeistoffen en gassen — werkboek
EExpert · deel E3 · Thermodynamica en stroming

Werkboek · hoofdstuk 18Stroming van vloeistoffen en gassen

Van continuïteit tot een leidingnet met een werkelijk werkpunt

Je oefent behoud en eenheden, combineert daarna drukverlies en pompcurve en eindigt met een meetbaar ontwerp voor Habitat.

4× oefenen4× toepassen4× uitdagen± 425 min0/12 gedaan
EEnergieKKrachten, beweging en constructiesWWiskundig modelleren
Een goed totaaldebiet moet ook in vier bruikbare gootstromen terechtkomen.
Een goed totaaldebiet moet ook in vier bruikbare gootstromen terechtkomen.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
18.1

Debiet omzetten

Oefenen6Rekenen25 min
In 40 s vang je 3,0 L op uit een slang D = 12 mm.
  1. a
    Bereken Q in L/min en m³/s en de gemiddelde snelheid.
18.2

Twee diameters

Oefenen6Begrijpen25 min
Stationair water stroomt zonder aftakking uit een 20 mm-buis in een 10 mm-buis.
  1. a
    Bepaal de snelheidsverhouding en het effect op de druk bij horizontale verliesloze stroming.
18.3

Regime bepalen

Oefenen6Rekenen25 min
Water ν = 10⁻⁶ m²/s, D = 5 mm; vergelijk v = 0,10 en 1,0 m/s.
  1. a
    Bereken Re en selecteer een passend verliesmodel.
18.4

Drukhoogte en vermogen

Oefenen6Rekenen25 min
Een pomp voegt H = 20,0 m toe bij Q = 8,0 L/min. Water ρ = 1000 kg/m³.
  1. a
    Bereken druk en hydraulisch vermogen.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
18.5

Darcyverlies in een slang

Toepassen7Rekenen25 min
L = 6,0 m, D = 10 mm, Q = 3,0 L/min; glad, water ν = 10⁻⁶ m²/s, totaal K = 4.
  1. a
    Bereken v, Re, f en hL.
  2. b
    Voeg 2 m geometrische hoogte toe en bereken PH.
18.6

Poiseuille en Darcy zijn consistent

Toepassen7Analyseren25 min
Ontwikkelde laminaire stroming heeft Darcyfactor f = 64/Re.
  1. a
    Leid met Re = ρvD/μ en Q = vπD²/4 af dat Q = πD⁴Δp/(128μL).
  2. b
    Verklaar waarom dit niet het NFT-hoofdaanvoermodel is.
18.7

Een hoger werkpunt zoeken

Toepassen7Programmeren25 min
Gebruik leidingnet.py met 16 mm-aanvoer. Verhoog de statische hoogte naar 2,0 m.
  1. a
    Bereken het werkpunt en het gootdebiet met bissectie.
  2. b
    Waarom garandeert een maximale pomphoogte 3 m geen 4,8 L/min?
18.8

Opvangmeting met onzekerheid

Toepassen7Labo45 min
Volume 4,00 ± 0,05 L, tijd 50,0 ± 0,5 s. Dit zijn onafhankelijke standaardonzekerheden.
  1. a
    Bereken Q en relatieve standaardonzekerheid.
  2. b
    Ontwerp herhalingen die toevallige fout verlagen en systematische fout zichtbaar houden.
Zo wordt dit beoordeeld
HydraulicaContinuïteit, drukhoogte en Darcyverlies met juiste eenheden en factor.
WerkpuntPomp- en systeemcurve samen gebruikt; schone en ongunstige toestand getoetst.
VerificatieDebietproef, druk/niveau, onzekerheid en onderhoudsgrens concreet.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
18.9

Filter als storingssignaal

Uitdagen9Onderzoeken50 min
Schone 16 mm-aanvoer heeft K = 2; vuilscenario K = 20. Pomp B blijft gelijk.
  1. a
    Bereken beide werkpunten en procentuele debietdaling.
  2. b
    Ontwerp detectie die vervuiling, laag niveau en lage voedingsspanning onderscheidt.
Zo wordt dit beoordeeld
HydraulicaContinuïteit, drukhoogte en Darcyverlies met juiste eenheden en factor.
WerkpuntPomp- en systeemcurve samen gebruikt; schone en ongunstige toestand getoetst.
VerificatieDebietproef, druk/niveau, onzekerheid en onderhoudsgrens concreet.
18.10

Parallelle verdeling reconstrueren

Uitdagen9Analyseren25 min
Vier takken hebben kwadratische coëfficiënten k, 2k, 3k, 4k. Gemeten totaal 4,8 L/min.
  1. a
    Bereken elke takstroom.
  2. b
    Beschrijf inregelen en effect op totaal Q.
18.11

Habitat: aanvoer met meetbaar onderhoud

Uitdagen9Habitat80 min
Behoud vier NFT-goten met doel 1,2 L/min, het 60 L-reservoir en 12 V-pomp B. Aanvoer 16 mm, 2,5 m, hoogte 1,5 m. Drinkwatertank 500 L blijft apart.
  1. a
    Teken aanvoer, verdeelstuk, retour, filter, vlotter en meetplaatsen; benoem de systeemgrens.
  2. b
    Toets schoon en ongunstig werkpunt; geef een onderhoudscriterium met meetonzekerheid.
  3. c
    Bereken pompverbruik bij 10 min per uur en geef maatregelen voor veiligheid en beschikbaarheid.
Zo wordt dit beoordeeld
HydraulicaContinuïteit, drukhoogte en Darcyverlies met juiste eenheden en factor.
WerkpuntPomp- en systeemcurve samen gebruikt; schone en ongunstige toestand getoetst.
VerificatieDebietproef, druk/niveau, onzekerheid en onderhoudsgrens concreet.
18.12

Toerentalregeling beoordelen

Uitdagen9Ontwerpen50 min
Bij geometrisch gelijk gedrag van een centrifugaalpomp gelden ongeveer Q ∝ n, H ∝ n², P ∝ n³.
  1. a
    Leid de vermogensverhouding bij 80 % toerental af.
  2. b
    Waarom wordt Q bij vaste hoogte 1,5 m niet automatisch 80 %?
Zo wordt dit beoordeeld
HydraulicaContinuïteit, drukhoogte en Darcyverlies met juiste eenheden en factor.
WerkpuntPomp- en systeemcurve samen gebruikt; schone en ongunstige toestand getoetst.
VerificatieDebietproef, druk/niveau, onzekerheid en onderhoudsgrens concreet.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet