第六章 孔口出流備課講稿.ppt

《第六章 孔口出流備課講稿.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第六章孔口出流對(duì)圖示的1-1和c-c斷面列伯努利方程式，令α＝1，則因?yàn)樗匀绻卓谥睆絛遠(yuǎn)小于管道直徑D，則稱為小孔口，其，于是可得小孔口出流速度為式中稱為孔口的流速系數(shù)。(6-2)(6-3)(6-4)經(jīng)過(guò)孔口出流的流量式中稱為孔口的流量系數(shù)。(6-5)(6-6)計(jì)算孔口出流速度和流量的公式如果不是在壓強(qiáng)差Δp而是在水位差H1-H2或是在水頭H作用下的孔口出流，則公式中的Δp/ρ應(yīng)當(dāng)換成g(H1-H2)或gH，于是可寫出重力作用下的孔口出流公式為或(6-7)(6-8)6.1.2孔口出流系數(shù)孔口出流性能的主要標(biāo)志

2、是它的流速系數(shù)、流量系數(shù)、收縮系數(shù)與阻力系數(shù)。這些統(tǒng)稱為孔口的出流系數(shù)。1．流速系數(shù)從公式(6-3)來(lái)看，如果經(jīng)孔口流動(dòng)沒(méi)有能量損失，孔口的阻力系數(shù)ζ＝0，則孔口的理想流速應(yīng)該是(6-9)(6-10)于是2．流量系數(shù)從(6-5)式得(6-13)這說(shuō)明流量系數(shù)的物理意義就是實(shí)際流量與理想流量qT之比。按(6-13)式，通過(guò)流量qv與H、A的測(cè)定，很容易得出流量系數(shù)Cq的實(shí)驗(yàn)值。Cq與Re的關(guān)系也表示在圖上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，Cq=0.62。3．收縮系數(shù)用實(shí)驗(yàn)得出的Cq與Cv，可以算出收縮系數(shù)(6-14)Cc與Re

3、的關(guān)系也表示在圖6-3上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，Cc＝0.64。4．阻力系數(shù)用實(shí)驗(yàn)得出的Cv，可以算出孔口的阻力系數(shù)ζ與Re的關(guān)系也表示在圖6-3上，當(dāng)Re＞=105時(shí)，ζ=0.06。(6-15)【注】：以上是孔口出流的公式和系數(shù)的數(shù)值。這些數(shù)值只適于孔口直徑d＜＜D(即管道直徑)時(shí)的小孔口。6.1.3大孔口的出流公式如圖6-l，當(dāng)d并非遠(yuǎn)小于D時(shí)，則管道側(cè)壁與孔口外圓周靠近，這時(shí)從孔口流出時(shí)，其收縮程度大為減輕，或者說(shuō)大孔口的收縮系數(shù)較大。大孔口的收縮系數(shù)取決于孔口直徑與管道直徑之比，其經(jīng)驗(yàn)公式為(6-16)當(dāng)(

4、d／D)4項(xiàng)不能忽略時(shí)，大孔口的出流速度仍需按(6-2)式計(jì)算：(6-17)大孔口的流量公式為(6-18)大孔口的流速系數(shù)(6-19)大孔口的流量系數(shù)(6-20)式中：Cc，Cv，Cq均隨d／D的增大而增大，也就是說(shuō)孔口越大，它的Cc，Cv，Cq三個(gè)系數(shù)值越大。6.2厚壁孔口出流6.2.1厚壁孔口出流公式厚壁孔口在入口處同樣形成一個(gè)c-c收縮斷面，c-c斷面上的速度用vc表示，流束面積用Ac表示，這種收縮稱為厚壁孔口的內(nèi)收縮。如圖6-6所示，當(dāng)2＜l／d≤4時(shí)稱為厚壁孔口，或外伸管嘴。(6-21)式中∑ζ是厚壁孔

5、口的總阻力系數(shù)，包括下列三個(gè)組成部分。一是入口阻力系數(shù)ζ1(與薄壁孔口中的ζ性質(zhì)類似而稍有不同)；二是c-c斷面后的擴(kuò)張阻力系數(shù)ζ2(可按突然擴(kuò)大的包達(dá)定理計(jì)算)；三是后半段上沿程的當(dāng)量阻力系數(shù)。此處代表厚壁孔口后半段上的長(zhǎng)度。列1-1、2-2斷面上的伯努利方程式，令α＝l，推演則得如果d<

6、量系數(shù)。6.2.3孔口與管嘴出流性能的比較工程上常用的孔口與管嘴有圖6-7所示幾種。(1)薄壁孔口，(2)厚壁孔口或外伸管嘴，(3)內(nèi)伸管嘴，(4)收縮管嘴，(5)擴(kuò)張管嘴，(6)流線形管嘴。表6-1是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的它們的出流系數(shù)。這些系數(shù)都是對(duì)應(yīng)于出口斷面上的數(shù)值。6.3孔口及機(jī)械中的氣穴現(xiàn)象6.3.1節(jié)流氣穴如圖6-13所示，設(shè)節(jié)流孔口前后的絕對(duì)壓強(qiáng)為p1、p2，節(jié)流口處的速度為v，列節(jié)流口前后的伯努利方程式，因管中速度v1＜＜v，可以相對(duì)忽略。于是即(6-27)在頂端抽成完全真空的側(cè)壓管中，可以用兩測(cè)壓管中

7、的液面差表示。假如一定，則經(jīng)過(guò)孔中的速度v越大，越低；一旦下降到(或p2下降到飽和蒸汽壓pv)時(shí)，孔口處就要產(chǎn)生氣穴了。氣穴系數(shù)用σ表示，則(6-28)(6-29)是判別有無(wú)氣穴的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)證明開始發(fā)生氣穴時(shí)(6-30)這就是說(shuō)節(jié)流口前后壓強(qiáng)比是產(chǎn)生氣穴的界限，為了避免產(chǎn)生氣穴，必須使小于3.5。如圖6-15所示，對(duì)泵前斷面與液面列伯努利方程式可得(6-31)從(6-31)式看，防止泵前氣穴可有三種辦法:1降低吸水高度h；2盡量減小吸水管或吸油管上的局部和沿程阻力；3降低吸水管或吸油管中的速度，加大吸入管的直徑。

8、6-4變水頭作用下的孔口出流如圖6-16所示，假如容器底部有一個(gè)面積為a、流量系數(shù)為Cq的孔口或管嘴。常常遇到的問(wèn)題是怎樣計(jì)算容器中水位從H1變化到H2所需要的時(shí)間。(6-33)只要知道容器的幾何形狀，寫出A＝A(h)的函數(shù)式，(6-33)式右端即可積分。(6-33)式是適合于任何形狀容器的普通公式。如圖6-16上右圖所示的簡(jiǎn)單柱形容器，則A與h無(wú)關(guān)，于是(6-34)如果