第六章孔口出流终讲解.ppt

* 第六章 孔口出流 §6.1 薄壁孔口出流 §6.2 厚壁孔口出流 §6.3 孔口及机械中的气穴现象 §6.4 变水头作用下的孔口出流 厚壁孔口（管嘴） 薄壁孔 口 有压管道 有压流 无压流 短管 长管 自由出流 淹没出流 水力计算中局部水头损失起主要作用，沿程损失可以略去不计，用能量方程和连续方程导出计算流速和流量的公式，并由实验确定式中的系数。 三、孔口出流的形式 二、薄壁孔口出流与管嘴出流的特点： 1. 孔口自由出流 前言： 一、孔口的类型 1. 薄壁小孔 2. 厚壁孔口（管嘴） 2. 淹没出流 3. 变水头作用下的孔口出流 收缩：内收缩 外收缩 收缩系数： 收缩断面面积 孔口面积 §6.1 薄壁孔口出流 一、薄壁孔口出流公式 1. 流速公式 列断面1和收缩断面c的能量方程有 令收缩系数 且： 小孔口： 值由实验测定，大小与孔口形状、大小、位置等因素有关。 所以小孔口的出流速度为： 式中 为流速系数: CC =0.97~0.98 2. 孔口出流流量 式中 流量系数： 3. 如图，在水头H作用下的薄壁孔口自由出流： 若既有 ，又有H，则， 二、孔口出流系数及测量 孔口出流系数包括：阻力系数ζ、流速系数Cv、流量系数Cq、收缩系数Cc。 它们影响孔口出流的性能。 1. 流速系数Cv 是考虑液体从孔口出流时的局部阻力损失而得到的系数，但是出流的局部阻力损失很难由理论计算，只能通过实验得到。 （1）流速系数Cv的测量 消去时间t，得收缩断面上得平均流速： 同时， ，则得 根据实测数据Cv约为0.97~0.99。如果取平均值0.98，可得孔口阻力系数ζ＝0.042. 3.阿里特苏曲线 （2）流速系数Cv的物理意义 因此，流速系数是实际流速与理想流速之比，阻力系数越大，实际流速越小。 理想流速表述的孔口雷诺数 当 例：如图示，在ρ= 860 kg/m3、 的油管中,加装一个薄壁小孔阻尼器以降低油流速度。已知D = 25.4 mm，d = 5 mm, 阻尼器两端压强差 Δp = 0.11×105 Pa，试求管中流速及流量。 例：已知某冷却塔喷水管的圆柱形管嘴直径d = 30 mm, 管嘴长度L=4d,冷却的水量为Q＝0.38 m3/s，管嘴的作用水头H0=6m.试计算： 1）单个管嘴的喷水量？ 2）需要对少个管嘴才能满足冷却水量的要求？ 三、大孔口出流公式 同小孔口出流公式： 但： 参见：图3-26列出Cq,表5-8列突然缩小的收缩系数Cc及ξ a.入口阻力系数 §6.2 管 嘴 出 流 1.管嘴出流公式 的短管 一、管嘴出流公式及出流系数 2.管嘴出流系数 （1）阻力系数 b.收缩后扩张阻力系数 c.沿程当量阻力系数 只有内收缩 （2）流速系数 （2）流速系数 （3）收缩系数 （4）收缩系数 管嘴自由出流的流速和流量公式与孔口自由出流的流速和流量公式的形式类似，管嘴淹没出流的流速和流量公式与孔口淹没出流的流速和流量公式的形式也类似，只是系数不同罢了。 比较孔口和管嘴的流速系数和流量系数 管嘴 Cc=1 Cv=0.82 Cq=0.82 薄壁孔口 Cc=0.64 Cv=0.97 Cq=0.62 二、管嘴的种类 特点 类型 损失小、动能大、流量大 流线形外伸管嘴 损失大、流速低、压力大（扩压管） 外伸扩张形管嘴 损失小、速度大（消防龙头） 外伸收缩形管嘴 损失大、隐蔽 圆柱内伸管嘴 损失较大，流量较大 圆柱外伸管嘴 §6.3 孔口及机械中的气穴现象 1.气穴现象 一、气穴现象及气穴产生的条件 2.气穴产生的条件 局部地区的高速和低压 有些部位（泵入口、节流孔处）液体的速度比较大，压强出现真空，当真空度增大到一定程度，就会有气泡从液体中游离出来 ，气泡进入高压区迅速破裂，产生高压水力冲击和振动的现象。 空气分离压： 液体饱和蒸汽压：水中溶解气体不超过2％ 油中溶解气体常达6％～12％ 3.气蚀 4.管嘴正常使用条件 防止气蚀 列C-C、B-B断面能量方程 连续性方程 *