第六章 孔口出流备课讲稿.ppt

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1、第六章孔口出流对图示的1-1和c-c断面列伯努利方程式，令α＝1，则因为所以如果孔口直径d远小于管道直径D，则称为小孔口，其，于是可得小孔口出流速度为式中称为孔口的流速系数。(6-2)(6-3)(6-4)经过孔口出流的流量式中称为孔口的流量系数。(6-5)(6-6)计算孔口出流速度和流量的公式如果不是在压强差Δp而是在水位差H1-H2或是在水头H作用下的孔口出流，则公式中的Δp/ρ应当换成g(H1-H2)或gH，于是可写出重力作用下的孔口出流公式为或(6-7)(6-8)6.1.2孔口出流系数孔口出流性能的主要标志

2、是它的流速系数、流量系数、收缩系数与阻力系数。这些统称为孔口的出流系数。1．流速系数从公式(6-3)来看，如果经孔口流动没有能量损失，孔口的阻力系数ζ＝0，则孔口的理想流速应该是(6-9)(6-10)于是2．流量系数从(6-5)式得(6-13)这说明流量系数的物理意义就是实际流量与理想流量qT之比。按(6-13)式，通过流量qv与H、A的测定，很容易得出流量系数Cq的实验值。Cq与Re的关系也表示在图上，当Re＞=105时，Cq=0.62。3．收缩系数用实验得出的Cq与Cv，可以算出收缩系数(6-14)Cc与Re

3、的关系也表示在图6-3上，当Re＞=105时，Cc＝0.64。4．阻力系数用实验得出的Cv，可以算出孔口的阻力系数ζ与Re的关系也表示在图6-3上，当Re＞=105时，ζ=0.06。(6-15)【注】：以上是孔口出流的公式和系数的数值。这些数值只适于孔口直径d＜＜D(即管道直径)时的小孔口。6.1.3大孔口的出流公式如图6-l，当d并非远小于D时，则管道侧壁与孔口外圆周靠近，这时从孔口流出时，其收缩程度大为减轻，或者说大孔口的收缩系数较大。大孔口的收缩系数取决于孔口直径与管道直径之比，其经验公式为(6-16)当(

4、d／D)4项不能忽略时，大孔口的出流速度仍需按(6-2)式计算：(6-17)大孔口的流量公式为(6-18)大孔口的流速系数(6-19)大孔口的流量系数(6-20)式中：Cc，Cv，Cq均随d／D的增大而增大，也就是说孔口越大，它的Cc，Cv，Cq三个系数值越大。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处同样形成一个c-c收缩断面，c-c断面上的速度用vc表示，流束面积用Ac表示，这种收缩称为厚壁孔口的内收缩。如图6-6所示，当2＜l／d≤4时称为厚壁孔口，或外伸管嘴。(6-21)式中∑ζ是厚壁孔

5、口的总阻力系数，包括下列三个组成部分。一是入口阻力系数ζ1(与薄壁孔口中的ζ性质类似而稍有不同)；二是c-c断面后的扩张阻力系数ζ2(可按突然扩大的包达定理计算)；三是后半段上沿程的当量阻力系数。此处代表厚壁孔口后半段上的长度。列1-1、2-2断面上的伯努利方程式，令α＝l，推演则得如果d<

6、量系数。6.2.3孔口与管嘴出流性能的比较工程上常用的孔口与管嘴有图6-7所示几种。(1)薄壁孔口，(2)厚壁孔口或外伸管嘴，(3)内伸管嘴，(4)收缩管嘴，(5)扩张管嘴，(6)流线形管嘴。表6-1是通过实验测得的它们的出流系数。这些系数都是对应于出口断面上的数值。6.3孔口及机械中的气穴现象6.3.1节流气穴如图6-13所示，设节流孔口前后的绝对压强为p1、p2，节流口处的速度为v，列节流口前后的伯努利方程式，因管中速度v1＜＜v，可以相对忽略。于是即(6-27)在顶端抽成完全真空的侧压管中，可以用两测压管中

7、的液面差表示。假如一定，则经过孔中的速度v越大，越低；一旦下降到(或p2下降到饱和蒸汽压pv)时，孔口处就要产生气穴了。气穴系数用σ表示，则(6-28)(6-29)是判别有无气穴的标准。实验证明开始发生气穴时(6-30)这就是说节流口前后压强比是产生气穴的界限，为了避免产生气穴，必须使小于3.5。如图6-15所示，对泵前断面与液面列伯努利方程式可得(6-31)从(6-31)式看，防止泵前气穴可有三种办法:1降低吸水高度h；2尽量减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，加大吸入管的直径。

8、6-4变水头作用下的孔口出流如图6-16所示，假如容器底部有一个面积为a、流量系数为Cq的孔口或管嘴。常常遇到的问题是怎样计算容器中水位从H1变化到H2所需要的时间。(6-33)只要知道容器的几何形状，写出A＝A(h)的函数式，(6-33)式右端即可积分。(6-33)式是适合于任何形状容器的普通公式。如图6-16上右图所示的简单柱形容器，则A与h无关，于是(6-34)如果